【摘要】：為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀工件的表面強(qiáng)化,以電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)的控制方程為基礎(chǔ),在ANSYS中建立了多道次點(diǎn)式連續(xù)移動(dòng)感應(yīng)淬火的有限元模型。通過(guò)改變各個(gè)道次之間感應(yīng)器移動(dòng)軌跡的重疊寬度,對(duì)多道次連續(xù)移動(dòng)感應(yīng)淬火過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,得到了重疊寬度對(duì)多道次淬火區(qū)域溫度場(chǎng)分布和組織轉(zhuǎn)變規(guī)律,并通過(guò)金相實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模擬結(jié)果的可靠性。結(jié)果表明當(dāng)軌跡的重疊寬度大于一定值時(shí),后一道感應(yīng)加熱過(guò)程會(huì)使得前一道已淬火區(qū)域部分發(fā)生奧氏體轉(zhuǎn)變,且由于存在熱積累效應(yīng),后一道軌跡相比前一道軌跡的完全奧氏體化深度和部分奧氏體化深度會(huì)有一定程度的增加。
【圖文】：

中國(guó)表面工程２０１５年圖１ＡＩＳＩ１０４５鋼物理參數(shù)隨溫度變化曲線Ｆｉｇ．１Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｒｍａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｏ－ｍａｇｎｅｔｉｃｐｒｏｐ－ｅｒｔｉｅｓｗｉｔｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｏｆＡＩＳＩ１０４５ｓｔｅｅｌ圖２多道次點(diǎn)式連續(xù)移動(dòng)感應(yīng)淬火模型示意圖（Ｕｎｉｔ：ｍｍ）Ｆｉｇ．２ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｓｏｆｔｈｅＭＰ－ＳＣＩＨｍｏｄｅｌＷ×Ｈ）為２０ｍｍ×２０ｍｍ×１５ｍｍ。在數(shù)值模擬過(guò)程中，網(wǎng)格劃分質(zhì)量會(huì)直接影響計(jì)算精度以及計(jì)算效率。綜合考慮計(jì)算時(shí)間和計(jì)算精度，工件采用六面體網(wǎng)格劃分，而空氣、銅管及導(dǎo)磁體則采用四面體網(wǎng)格劃分，如圖３所示。由于工件中電流分布具有明顯的集膚效應(yīng)［１，８］，為了使得計(jì)算結(jié)果更精確，對(duì)表層２ｍｍ深度范圍內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)分（５等分），其余深度部分（１８ｍｍ）使用等比例劃分。網(wǎng)格劃分完成后，工件沿深度方向（Ｚ軸）上最小節(jié)點(diǎn)距離為０．２ｍｍ，寬度（Ｘ軸）和長(zhǎng)度（Ｙ軸）方向最小節(jié)點(diǎn)距離分別為１．２ｍｍ和１．６５ｍｍ；整個(gè)模型中工件、線圈、導(dǎo)磁體和空氣的單元數(shù)分別為４０５００、１７９６、７１１和３６６１６。圖３模型網(wǎng)格圖Ｆｉｇ．３．ＦＥＭｍｅｓｈｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ在ＡＮＳＹＳ（１３．０）中選用ｓｏｌｉｄ１１７單元進(jìn)行電磁場(chǎng)分析，選用ｓｏｌｉｄ９０單元進(jìn)行溫度場(chǎng)分析。感應(yīng)器的移動(dòng)速度和移動(dòng)路徑的控制是通過(guò)時(shí)間ki長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即在ＡＮＳＹＳ軟件中將感應(yīng)器的連續(xù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程分解為多個(gè)子ki。在每個(gè)子ki中，先進(jìn)行電磁場(chǎng)求解，，將渦流生熱作為溫度場(chǎng)瞬態(tài)分

ｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｍｕｌｔｉ－ｐａｓｓｓｐｏｔｃｏｎ－ｔｉｎｕａｌｉｎｄｕｃｔｉｏｎｈａｒｄｅｎｉｎｇＧｒｏｕｐＩ／Ａｆ／ｋＨｚｖ／（ｍ·ｓ－１）Ｏｖｅｒｌａｐ／ｍｍＡ１８００３００．０２５．２Ｂ１８００３００．０２２．８Ｃ１８００３００．０２０．４為了研究多道次點(diǎn)式連續(xù)移動(dòng)感應(yīng)淬火過(guò)程中，不同的重疊軌跡對(duì)工件溫度場(chǎng)的影響，選用了３組不同的重疊寬度進(jìn)行分析。每一道軌跡的加熱時(shí)間為５ｓ，在感應(yīng)器移動(dòng)２ｓ后在其后方工件被加熱區(qū)域進(jìn)行水淬。圖４為多道次表面熱處理區(qū)域示意圖，線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３分別為各個(gè)道次的中心線，深色區(qū)域?yàn)橹丿B區(qū)，其中一道軌跡與二道的重疊區(qū)命名為第一重疊區(qū)（ＯＺ１），二道軌跡與三道的重疊區(qū)命名為第二重疊區(qū)（ＯＺ２）。選取工件表面各個(gè)軌跡中心線上的點(diǎn)為研究對(duì)象，以感應(yīng)器初始位置正中心對(duì)應(yīng)工件表面為Ｐ０點(diǎn)，沿運(yùn)動(dòng)方向每隔２０ｍｍ選取一點(diǎn)，直至各道軌跡的終點(diǎn)。其中Ｐ６點(diǎn)為二道軌跡初始點(diǎn)，Ｐ１２為三道軌跡初始點(diǎn)。為了分析各個(gè)道次之間的相互影響，選取位于三道軌跡中段表面上的Ｐ３、Ｐ９和Ｐ１５點(diǎn)作為研究對(duì)象，圖５為Ｐ３、Ｐ９、Ｐ１５點(diǎn)所在橫截面的示意圖，提取這３點(diǎn)在Ａ、Ｂ、Ｃ這３組參數(shù)條件下的時(shí)間溫度曲線如圖６所示。圖４工件表面熱處理區(qū)及選點(diǎn)示意圖（Ｕｎｉｔ：ｍｍ）Ｆｉｇ．４Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｓｏｆｔｈｅｈｅａｔ－ｔｒｅａｔｅｄａｒｅａａｎｄｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｐｏｉｎｔｓ圖５點(diǎn)Ｐ３、Ｐ９和Ｐ１５所在橫截面位置示意圖Ｆｉｇ
【作者單位】： 武漢理工大學(xué)現(xiàn)代汽車零部件技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;武漢理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(51175392) 湖北省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2014BAA012) 教育部博士點(diǎn)基金新教師項(xiàng)目(20130143120015)
【分類號(hào)】：TG156.3

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳浩;秦訓(xùn)鵬;汪舟;高愷;;三維點(diǎn)式感應(yīng)淬火電磁熱耦合場(chǎng)數(shù)值模擬[J];中國(guó)表面工程;2013年01期

【共引文獻(xiàn)】

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2 楊瑞成,王暉,羊海棠,陳奎,袁曉波;用Larson-Miller參數(shù)描述12Cr1 MoV與15CrMo的老化行為[J];材料科學(xué)與工藝;2002年04期

3 陳傳忠,于慧君,耿浩然,周香林,于家洪,王世清,雷廷權(quán);高速鋼激光相變強(qiáng)化組織的回火穩(wěn)定性[J];材料研究學(xué)報(bào);1999年04期

4 王然;12Cr2MoWVB與TP347H異種鋼焊接接頭的碳化物研究[J];電力建設(shè);1999年01期

5 劉福廣;李太江;王彩俠;梁軍;劉立營(yíng);姚兵印;肖德銘;史文淵;;焊后熱處理溫度對(duì)P92鋼焊縫顯微組織和力學(xué)性能的影響[J];動(dòng)力工程學(xué)報(bào);2011年10期

6 馮寶富,馬春榮;淬硬軸承鋼磨削后的表面硬度[J];遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報(bào);2005年02期

7 馮運(yùn)莉,尹紹江,王云閣,齊長(zhǎng)發(fā);管樁鋼筋用30MnSiV熱軋盤條的研制[J];鋼鐵;2001年05期

8 鄧想濤;王昭東;張逖;袁國(guó);付天亮;王國(guó)棟;;HB450低合金超高強(qiáng)耐磨鋼回火過(guò)程中的組織性能演變[J];鋼鐵;2011年05期

9 楊瑞成,王暉,劉忠艷,史亞春;珠光體耐熱鋼Larson-Miller參數(shù)的確定與驗(yàn)證[J];甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2002年03期

10 王暉,楊瑞成,鄭麗平,史亞春,許曉鳴;熱管材料P參數(shù)與剩余壽命關(guān)系的研究[J];甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2003年01期

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1 鄧想濤;王昭東;王日清;袁國(guó);郭朝海;王國(guó)棟;;低合金超高強(qiáng)耐磨鋼在線熱處理工藝研究[A];2009年全國(guó)高品質(zhì)熱軋板帶材控軋控冷與在線、離線熱處理生產(chǎn)技術(shù)交流研討會(huì)文集[C];2009年

2 范洪濤;石偉;金嘉瑜;;Cr5支承輥用鋼奧氏體化的實(shí)驗(yàn)研究[A];第三屆中國(guó)熱處理活動(dòng)周暨第六次全國(guó)熱處理生產(chǎn)技術(shù)改造會(huì)議論文專輯[C];2005年

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1 潘成剛;多金屬熱鍛模熱應(yīng)力緩解機(jī)理及方法研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

2 王均;核反應(yīng)堆用17-4PH不銹鋼的性能研究[D];四川大學(xué);2007年

3 王曉文;低成本高性能鋼筋的研究與開(kāi)發(fā)[D];東北大學(xué);2008年

4 李美艷;高鉻鑄鋼軋輥激光熔凝改性研究[D];中國(guó)石油大學(xué);2010年

5 肖桂枝;高性能石油儲(chǔ)罐用鋼開(kāi)發(fā)[D];東北大學(xué);2010年

6 張凱;超高強(qiáng)度管線鋼組織性能控制與工藝研究[D];東北大學(xué);2011年

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2 鮑春;新型高Cr鐵素體耐熱鋼組織及相變過(guò)程的研究[D];天津大學(xué);2010年

3 姚軍;新型低活化馬氏體鋼的研究[D];華中科技大學(xué);2011年

4 陳永利;低溫壓力容器用07MnNiMoVDR鋼軋制及調(diào)質(zhì)工藝研究[D];東北大學(xué);2009年

5 加文哲;核電一回路鑄造雙相不銹鋼熱老化機(jī)理研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2012年

6 師瑞霞;12Cr1MoV鋼合金元素作用及基體性質(zhì)的研究[D];甘肅工業(yè)大學(xué);2001年

7 錢濱;45鋼熱處理過(guò)程組織轉(zhuǎn)變量預(yù)測(cè)的試驗(yàn)研究[D];清華大學(xué);2002年

8 張平;熱處理工藝對(duì)Cr13型不銹鋼組織和性能的影響[D];重慶大學(xué);2005年

9 馮曉丹;幾種鋼材淬火過(guò)程計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬優(yōu)化的研究[D];武漢大學(xué);2005年

10 蔣良;熱處理工藝對(duì)3Cr2W8V鋼熱疲勞性能的影響[D];南京理工大學(xué);2007年

【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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1 鄢波,程先華;汽車減振器連桿高頻感應(yīng)淬火工藝應(yīng)用研究[J];中國(guó)表面工程;2002年02期

2 張偉;;P20模具鋼表面合金化組織與性能[J];中國(guó)表面工程;2012年03期

3 李衛(wèi)民;鞏再艷;成宗勝;;基于ANSYS耦合場(chǎng)的軸類零件高頻感應(yīng)淬火研究[J];熱加工工藝;2012年04期

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1 陳銳;鋼鐵工件控制淬火工藝研究[D];江蘇大學(xué);2006年

2 張?jiān)录t;感應(yīng)加熱溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬[D];江南大學(xué);2008年

3 劉曉光;感應(yīng)透熱溫度場(chǎng)仿真技術(shù)的研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2009年

4 鄭澤花;鋼淬火換熱系數(shù)計(jì)算及溫度與微觀組織模擬[D];大連理工大學(xué);2010年

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2 李成章,劉躍強(qiáng);45銷軸感應(yīng)淬火工藝的確定[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程;2001年04期

3 劉白,汪大鵬,廖珍;雙頻感應(yīng)淬火的計(jì)算與應(yīng)用[J];貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2001年04期

4 艾長(zhǎng)勝,李宏偉,王新華,李國(guó)平,林松;變速感應(yīng)淬火的示教再現(xiàn)控制[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2002年11期

5 莫卡;輪邊支承軸的中頻感應(yīng)淬火[J];金屬熱處理;2002年03期

6 姜建華,鄭華毅;軋輥雙頻感應(yīng)淬火有限元模擬與工藝優(yōu)化[J];金屬熱處理;2002年06期

7 方和杰,包雪鵬;變速箱槽口類零件的高頻感應(yīng)淬火[J];金屬熱處理;2002年09期

8 秦新紅,張兵,孫艷玲,王常青;差速鎖撥叉軸感應(yīng)淬火工藝的改進(jìn)[J];金屬熱處理;2003年04期

9 李明波,游敏,陳燕;大平面板狀零件連續(xù)感應(yīng)淬火[J];金屬熱處理;2003年12期

10 周世棠,葛峰,柯暉,魏春梅,安紅剛,周睿;瓦楞輥中頻感應(yīng)淬火熱裂的有限元分析[J];湖北工學(xué)院學(xué)報(bào);2003年02期

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2 許雪峰;趙敏;吳金富;;45鋼工件感應(yīng)淬火溫度場(chǎng)有限元模擬分析[A];第三屆中國(guó)熱處理活動(dòng)周暨第六次全國(guó)熱處理生產(chǎn)技術(shù)改造會(huì)議論文專輯[C];2005年

3 游敏;余海洲;孔凡榮;李明波;;感應(yīng)淬火板件上硬度分布研究[A];湖北省第十屆熱處理年會(huì)論文集[C];2006年

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5 葛運(yùn)旺;羅尚民;張宗杰;王盛軍;宋曉勇;;變壓器移動(dòng)式通用感應(yīng)淬火機(jī)床[A];第三屆中國(guó)熱處理活動(dòng)周暨第六次全國(guó)熱處理生產(chǎn)技術(shù)改造會(huì)議論文專輯[C];2005年

6 汪宏斌;吳曉春;閔永安;;大型覆蓋件模具材料及模具表面感應(yīng)淬火研究[A];第十五屆華東地區(qū)熱處理年會(huì)暨華東地區(qū)熱處理年會(huì)三十周年紀(jì)念活動(dòng)論文摘要集[C];2006年

7 石仕梁;任業(yè)訓(xùn);;用試驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE)方法優(yōu)化曲軸感應(yīng)淬火工藝[A];2010年重慶市機(jī)械工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

8 石仕梁;任業(yè)訓(xùn);;用試驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE)方法優(yōu)化曲軸感應(yīng)淬火工藝[A];2010全國(guó)機(jī)械裝備先進(jìn)制造技術(shù)(廣州)高峰論壇論文匯編[C];2010年

9 史遵憲;;灰鑄鐵機(jī)床導(dǎo)軌中頻感應(yīng)淬火[A];2008年全國(guó)機(jī)電企業(yè)工藝年會(huì)《新興鑄管杯》工藝論壇征文論文集[C];2008年

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3 高愷;曲面模具點(diǎn)式感應(yīng)淬火的數(shù)值模擬研究[D];武漢理工大學(xué);2014年

4 王媛;等速驅(qū)動(dòng)軸中間軸的感應(yīng)淬火數(shù)值模擬分析[D];武漢理工大學(xué);2011年

5 龔玉霞;曲軸電磁感應(yīng)淬火殘余應(yīng)力模擬及其對(duì)圓角應(yīng)力影響的研究[D];中北大學(xué);2012年

6 張顯亮;石油鉆井絞車剎車輪的中頻感應(yīng)淬火仿真與實(shí)驗(yàn)研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2012年

7 徐洪波;重卡曲軸熱處理工藝性能分析[D];山東大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2516773