基于ANSYS的等离子弧表面淬火过程温度场的数值模拟.pdfVIP

应用与i式验 · 机械研究与应用 · 基于 ANSYS的等离子弧表面淬火 过程温度场 的数值模拟 金 珍 ，王硕桂 (中国科学技术大学 精密机械与精密仪器系，安微 合肥 230027) 摘 要：用ANSYS软件建立并模拟了等离子弧表面淬火过程的温度场，由此得出工件任意点的温度分布和淬硬层的 分布，根据淬硬相变温度预测 离子柬淬火的最大硬化深度和各节点到达最高温度时间，并通过 45钢的淬火试 验验证 了模 拟结果与试验结果的一致性。 关键词：ANSYS温度场 淬硬层 硬化深度 节点温度 中图分类号：TG156．33 文献标识码：A 文章编号：1006—4414(2011)03一o093—03 Numericalsimulation ontemperaturefielddu~ngplasmaarcsurfacequench basedonANSYS Jin Zhen，WangShuo-gui (Departmentofprecisionmachineryandprecsiionimtrument， universityofsciel~eandtechnologyofChina，HefeiAnhui 230027，China) Abstract：Inthispaper，thetemperaturefieldofplasmasurfacequenchingissimulatedwi山 ANSYS．Accordingtotheresult， thetemperaturedistributionontheworkpieceandthehardenedlayercallbeobtained．Basedonthemaximum phasetransfor- mationdepthandthe timeofeachnodereachingthe highesttemperature，theconsistencyofsimulation nad experimentis provedhtroughexperimentalresultsforplasmaquenchhardeningof45stee1． Keywords：ANSYS；tempemt~efield；hardenedlayer；phasetrnasformationdepth；nodetemperature 1 前 言 合适的淬火热源模型，根据实际的等离子弧淬火特 等离子弧表面淬火是一种利用高能热流密度热 点，本文的计算中设定等离子弧的热源传播过程，是 源对材料进行热处理的方法。它以等离子弧作为热 渐进呈高斯分布热源的传播过程。故在计算中可以 源加热工件表面，使被加热部位的温度在很短的时间 近似认为等离子弧的热流密度是按高斯定律分布在 内(lOOms)…达到相变温度以上 ，然后靠工件 自身 加热斑点半径 r上： 冷却和相变获得所需要的组织，从而获得 良好的表面 q(r)=qmexp(一kr2) (1) 耐磨性和耐腐蚀性 。由于等离子弧表面淬火加热和 q =(k／v)q (2) 冷却速度极快，用实验方法很难直接测定处理过程的 式中：g(r)为半径r处的表面热流，W／m ；q为热源 温度分布及冷却速度。故计算机计算模拟其温度场 的有效热功率，w；r为加热区某一点距等离子电弧加 的变化成为首选。