DEFORM利用邊界元法模擬感應加熱+淬火[2D ]

本次介紹一個感應加熱同時進行淬火的一個例子。加熱線圈以指定的功率啟動加熱過程,并開始以指定的速度沿工件移動。工件的表層會在短時間內升溫并發生相轉變。緊接著通過設置一個在淬火窗口(熱交換窗口)對已升溫部分進行淬火。加熱過程使得表面層轉變成奧氏體相,而淬火過程立即將這些表面層冷卻成馬氏體相。

先看結果

溫度變化

DEFORM利用邊界元法模擬感應加熱+淬火[2D ]的圖1

奧氏體含量

DEFORM利用邊界元法模擬感應加熱+淬火[2D ]的圖2

馬氏體含量

DEFORM利用邊界元法模擬感應加熱+淬火[2D ]的圖3

從以上結果可以看到,感應線圈所在區域的溫度最高可達1000度以上,珠光體轉變成奧氏體,隨著感應線圈的移動,坯料不同部位發生珠光體向奧氏體的相轉變。由于淬火窗口緊隨著感應線圈移動,淬火窗口經過之處,坯料表層原本的奧氏體區發生馬氏體相變。由于淬火窗口冷卻速度快了點,故馬氏體轉變不夠徹底。

此示例需要一個額外的 DAT 文件 (DEF_INDH.DAT),文件中中第一行“0”表示需要使用邊界元素技術(BEM),第二行“5”表示需要計算電壓的步長。親測沒有這個文件計算結果差別有點大。

要點:    

    感應加熱 

    淬火 

    溫度窗口的使用

1 模擬控制設置

跟往常一樣,新建一個項目,進入前處理,點擊2D模式,然后進入模擬控制窗口,勾選相轉變和感應加熱模式。總步數設置200步,5步一存,步長0.1s/step也就是說整個模擬過程持續20s。

DEFORM利用邊界元法模擬感應加熱+淬火[2D ]的圖4


DEFORM利用邊界元法模擬感應加熱+淬火[2D ]的圖5


DEFORM利用邊界元法模擬感應加熱+淬火[2D ]的圖6


2 建立對象

添加3個對象,分別為坯料和上下模。

DEFORM利用邊界元法模擬感應加熱+淬火[2D ]的圖7

2.1 坯料設置

坯料由于考慮熱應力,故設置成彈塑性體,材料選擇AISI-1045-trans。需要注意的是計算感應加熱時,坯料和線圈均需要設置電/磁參數。另外,計算熱處理相轉變需要有各個相以及相轉變熱力學、動力學模型。

DEFORM利用邊界元法模擬感應加熱+淬火[2D ]的圖8


DEFORM利用邊界元法模擬感應加熱+淬火[2D ]的圖9

導入坯料幾何模型,本次通過文件方式導入。

DEFORM利用邊界元法模擬感應加熱+淬火[2D ]的圖10


給坯料劃分網格,為了演示劃分2400個網格,實際計算時可將坯料邊界的網格進行局部細化。

DEFORM利用邊界元法模擬感應加熱+淬火[2D ]的圖11


邊界條件設置。首先是考慮對稱邊界條件,將坯料左邊進行x軸方向固定,下邊進行Y方向固定。

DEFORM利用邊界元法模擬感應加熱+淬火[2D ]的圖12


DEFORM利用邊界元法模擬感應加熱+淬火[2D ]的圖13

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感應加熱及同時淬火相關設置

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