DEFORM在金属热处理工艺设计中的应用.pdfVIP

维普资讯 专 题 报 道 Features FoRM 理工艺设计中的应用 国家模具CAD工程研究中心 濮伸佳 马月青 董万鹏 胡广洪 成本，缩短研发周期高效而实用的工具。通过在计算机上 全 模拟整个产品的加工过程，帮助工程师和设计人员： 形与改性的生产方式，是从属于材料和制造两大工 (1j设计工具和产品工艺流程 ，减少昂贵 的现场试验 业领域的交叉学科与技术。其中，金属材料的热处理工艺 成本 是在固态条件下将金属或合金加热到一定的温度．保持一 (2)提高工模具设计效率，降低生产和材料成本 定的时间，然后用不同的冷却方法冷却下来。通过对加热 f3J缩短新产 品的研究开发周期。 温度、保温时间、冷却速度3个主要因素的有机配合，使 在众多的模拟软件中，由美国SFTC (Sclent…c 其发生金属相的转变，形成各种各样的组织结构．而获得 FormingTechnologiesCorporation)研发的Deform是一 所需要的使用性能的一种热加工工艺。 套基于有限单元法的工艺仿真软件系统，用于分析金属成 为保证机械产品的质量和使用寿命，通常都要将重要 形及其相关工业的各种成形工艺和热处理工艺。其中的热 的机械零件进行热处理，例如机床制造业中有60％～ 处理模块 (HeatTreatment)可以模拟正火、退火、淬火、 70％ 的零件耍进行热处理，汽车和拖拉机制造业中有 回火、渗碳等工艺过程，能够预测硬度、晶粒组织成分、 70％～80％ 的零件要进行热处理，工模具制造业中则 扭曲和含碳量，并且有专门的材料模型用于蠕变、相变、 100％要进行热处理。而旦，只要选择的金属材料合适， 硬度和扩散分析 同时可以分析材料晶相，以及每种晶相 热处理工艺得当，就能使机械零件的使用寿命成倍、甚至 的弹-生、塑性、热和硬度属’生等。 十几倍地提高，收到事半功倍的效果。因此，热处理是机 多年以来 由于热处理工艺的复杂性和对此认识的局 械零件和工模具制造过程中的关键工序，电是机械工业的 限，使得对于热处理的计算机模拟这一领域的研究一直都 一 项重要基础技术，对于提高和控制材料的性能．充分发 是各国学者和专家们所致力的热点和重点。目前，Deform 挥材料的性能潜力，节约材料，减少能耗并增加产品的可 对所能进行分析的材料和工艺类型见表1，其中绿色表示 靠性’，延长产品的使用寿命，提高生产单位经济效益等都 此模型功能已实现，黄色代表该模型尚处在研发状态。 具有十分重要的意义。因此，国际工业 表 1 卜IT模块分析 界公认 热处理技术的先进程度是保证 机械制造技术先进与否和保证产品质嚣 的最关键因素。 数值模拟技术 数值模拟技术 的出现改变了我们传 艺设计方法，通过计算机软件技 可以无需试模就能够预测工业实 中的金属流动情况，是降低制造 维普资讯 专 题 报 道 Features 工艺实例 为了更为形象地说明Deform软件在金属热处理工艺 设计中的应用，本文以 齿轮锻件的热处理工艺设计为例 进行阐述，其渗碳工艺方案如图1所示。 软件平 台 Deform2DV81+HT 硬件平台-HPD330 系 统：WindowsXPCHSSP2 图1 热处理工艺示意图 模拟结果 一 低碳钢锥齿轮渗碳后油冷 而后再进行调质处理。 图2的云图清晰地表明了经过调质处理后的锥齿轮的马氏 体含量由原来的80％下降到现在的25％左右，其综合机 械性能和疲劳强度都得到相应的提升，这和