曲面模具点式感应淬火的数值模拟研究

摘要

车身覆盖件的成形模具结构复杂而且体积庞大，而且对几何精度及型面质量的要求很高，因此应用于普通模具零件的强化方法很难被使用在车身模具上。点式感应淬火方法通过数控伺服装置使感应器沿模具型面作复杂空间三维运动，实现模具型面的连续感应加热淬火强化过程。本文根据点式感应淬火的原理及特点，结合大型通用有限元软件ANSYS，对平面静态、平面移动以及曲面移动点式感应淬火过程进行了有限元数值模拟计算，建立了相应的有限元模型，进行仿真计算的同时，在自行开发的实验装置上，按照理论分析计算同等条件，对平面静态点式感应淬火模型进行了实验验证。
　　首先，利用ANSYS软件对平面静态点式感应淬火工艺进行有限元模拟分析，得到了在该过程中的温度场变化规律，以CCT图中奥氏体化温度以及冷却速度为依据，利用ANSYS软件中的APDL语言编写程序预测了淬火完成后的组织及硬度分布，完成了简单的二次开发；同时进了平面静态点式感应淬火实验，对比结果验证了计算模型和计算方法的正确性，证明了通过有限元模拟计算不但实现了点式感应淬火过程的计算分析，而且能够指导一些实际的工程应用问题。
　　其次，在平面静态点式感应淬火模型的基础上建立了平面点式移动感应淬火有限元模型，得到了淬火过程中的温度场变化规律以及分布情况，也得到了淬硬层分布。对比了不同功率（即电流）下温度场的分布，得到了在不同功率下的淬硬层分布情况。
　　最后，在平面有限元模型的基础上，在ANSYS软件中建立了曲面点式移动感应淬火三维有限元数值模型，得到了在不同工艺参数下（移动速度、曲面半径等）该过程中温度场的分布和变化规律，同时得到了淬火后组织分布及硬度分布。

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第1章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外感应淬火的研究现状

1.3 课题研究需解决的关键问题

1.4 本文的研究内容

第2章 点式感应淬火的理论模型

2.1感应淬火过程中的基本理论

2.2 点式感应淬火工艺简介

2.3 点式感应淬火电磁场数学模型

2.4 点式感应淬火温度场数学模型

2.5 本章小结

第3章 平面静态点式感应淬火有限元模拟及实验验证

3.1 平面静态的有限元建模

3.2 平面静态点式感应淬火实验

3.3模拟结果与实验结果的对比

3.4 本章小结

第4章 平面点式移动感应淬火有限元模拟

4.1 平面移动的有限元建模

4.2 温度场结果

4.3 不同工艺参数的对比

4.4 本章小结

第5章 曲面点式移动感应淬火有限元模拟

5.1 曲面移动的有限元建模

5.2 有限元模拟结果

5.3 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文