熱處理工藝仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：海克斯康設(shè)計(jì)與仿真 創(chuàng)建時(shí)間：2023-11-06
熱處理工藝仿真的視頻教程
Simufact成型工藝系列
，結(jié)合具體實(shí)例講述熱處理工藝仿真分析過(guò)程，包括熱處理變形后處理查看技巧 （第三講和第四講是全網(wǎng)絕版，獨(dú)一無(wú)二的課程，幫助大家快速熟悉相關(guān)知識(shí)）
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Icepak 熱仿真流程及前處理技巧介紹
有限元模型建立》 ▲點(diǎn)擊報(bào)名：https://www.yqgqt.org.cn/live/10913 第四節(jié)《Icepak 熱仿真流程及前處理技巧介紹（下）》 ▲點(diǎn)擊報(bào)名：https://www.yqgqt.org.cn/live/10914 通過(guò)本次課程幫助大家快速了解使用Icepak進(jìn)行散熱仿真的流程、使用Icepak 進(jìn)行散熱仿真的前處理工作及技巧。
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熱處理工藝仿真的實(shí)例教程
精彩直播預(yù)告
金屬塑性加工工藝是一種常用的零部件成形制造工藝，常見的成形工藝有鍛造、沖壓、拉拔、軋制等等，這些工藝廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。在以往，成形工藝的制定、創(chuàng)新，以及模具的設(shè)計(jì)都需要依靠大量的工程試錯(cuò)進(jìn)行迭代，從而優(yōu)化工藝參數(shù)、優(yōu)化模具設(shè)計(jì)，但時(shí)間與物料人力成本極高。
海克斯康工業(yè)軟件旗下Simufact Forming仿真軟件，能夠?qū)α悴考某尚芜^(guò)程進(jìn)行仿真分析，預(yù)測(cè)成形過(guò)程中材料與模具設(shè)計(jì)的諸多問(wèn)題，例如折疊、填充不滿、模具應(yīng)力分布等問(wèn)題，助力工程師對(duì)工藝及模具進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)軟件能夠進(jìn)行熱處理工藝仿真分析，預(yù)測(cè)零部件在熱處理過(guò)程中變形、殘余應(yīng)力、相變的演化過(guò)程，對(duì)熱處理工藝的改善起到一定指導(dǎo)作用。
本期直播，海克斯康工業(yè)軟件工藝仿真專家將結(jié)合經(jīng)典行業(yè)案例展示成形及熱處理仿真方案，同時(shí)帶來(lái)全新模具壽命分析方案的介紹，歡迎預(yù)約報(bào)名！
展開 本文主要對(duì)TC4-DT 鈦合金鍛造工藝、熱處理工藝、微觀組織和力學(xué)性能之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，利用光學(xué)金相組織觀察、力學(xué)性能測(cè)試等研究手段，總結(jié)出不同鍛造工藝和熱處理工藝對(duì)該合金的組織和性能的影響規(guī)律。
TC4-DT 作為適應(yīng)現(xiàn)代材料科學(xué)發(fā)展的一種損傷容限合金，必須具備良好的綜合力學(xué)性能。鈦合金的性能和其組織形態(tài)關(guān)系密切，鈦合金的組織形態(tài)往往是由冶煉與后續(xù)的鍛造工藝和熱處理工藝決定的。鈦合金的熱處理強(qiáng)化的基本原理，既與鋁合金相似，屬于淬火時(shí)效強(qiáng)化類型，又與鋼的熱處理相似，也有馬氏體相變。
TC4-DT 合金的力學(xué)性能主要由冶煉過(guò)程、鍛造過(guò)程和熱處理過(guò)程決定。通過(guò)不同的鍛造和熱處理工藝可以獲得不同顯微組織的TC4-DT 合金，以獲得最優(yōu)的強(qiáng)度、塑性、斷裂韌性，以滿足不同的使用要求。因此，探討TC4-DT 鈦合金的鍛造與熱處理工藝與顯微組織、力學(xué)性能之間的關(guān)系有著重要的意義。
TC4-DT 鍛造原材料
TC4-DT 原材料化學(xué)成分
鍛造用原材料(棒料)為西部超導(dǎo)提供的直徑d為300mm 的720℃退火態(tài)的車光棒，采用金相法測(cè)得該批TC4-DT 原材料的β 相變點(diǎn)為(970±5)℃。原材料化學(xué)成分見表1。
表1 TC4-DT 原材料化學(xué)成分(wt%)
TC4-DT 原材料超聲波探傷
由表2 可知，鍛造用TC4-DT 原材料超聲波探傷結(jié)果未見超標(biāo)單顯，但雜波水平超標(biāo)，φ1.2mm 平底孔半聲程雜波水平為-2dB ～+2dB，判定為組織不均勻造成的散射混響引起輕微的雜波水平超標(biāo)。
表2 TC4-DT 原材料超聲波探傷標(biāo)準(zhǔn)
注：中心指示間距≤25.4mm；指示長(zhǎng)度≤12.7mm。
TC4-DT 鍛件自由鍛工藝研究
鍛造工序后的鍛件尺寸要求見圖1，鍛造成形工步采用α+β 常規(guī)兩相區(qū)鍛造。
展開 目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工與壓力加工性能；2.細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能，為下一步工序做準(zhǔn)備；3.消除冷、熱加工所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。
應(yīng)用要點(diǎn)：1.適用于合金結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼的鍛件、焊接件以及供應(yīng)狀態(tài)不合格的原材料；2.一般在毛坯狀態(tài)進(jìn)行退火 。
2.正火
操作方法：將鋼件加熱到Ac3或Accm 以上30~50度，保溫后以稍大于退火的冷卻速度冷卻。
目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工與壓力加工性能；2.細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能，為下一步工序做準(zhǔn)備；3.消除冷、熱加工所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。
應(yīng)用要點(diǎn)：正火通常作為鍛件、焊接件以及滲碳零件的預(yù)先熱處理工序。對(duì)于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素結(jié)構(gòu)鋼及低合金鋼件，也可作為最后熱處理。對(duì)于一般中、高合金鋼，空冷可導(dǎo)致完全或局部淬火，因此不能作為最后熱處理工序。
3.淬火
操作方法：將鋼件加熱到相變溫度Ac3或Ac1以上，保溫一段時(shí)間，然后在水、硝鹽、油、或空氣中快速冷卻。
目的：淬火一般是為了得到高硬度的馬氏體組織，有時(shí)對(duì)某些高合金鋼（如不銹鋼、耐磨鋼）淬火時(shí)，則是為了得到單一均勻的奧氏體組織，以提高耐磨性和耐蝕性。
應(yīng)用要點(diǎn)：1.一般用于含碳量大于百分之零點(diǎn)三的碳鋼和合金鋼；2.淬火能充分發(fā)揮鋼的強(qiáng)度和耐磨性潛力，但同時(shí)會(huì)造成很大的內(nèi)應(yīng)力，降低鋼的塑性和沖擊韌度，故要進(jìn)行回火以得到較好的綜合力學(xué)性能。
4.回火
操作方法：將淬火后的鋼件重新加熱到Ac1以下某一溫度，經(jīng)保溫后，于空氣或油、熱水、水中冷卻。
目的：1.降低或消除淬火后的內(nèi)應(yīng)力，減少工件的變形和開裂；2.調(diào)整硬度，提高塑性和韌性，獲得工作所要求的力學(xué)性能；3.穩(wěn)定工件尺寸。
展開 DEFORM熱處理工藝 ￥2.99
此案例是一個(gè)齒輪的熱處理工序，包含淬火、滲碳、回火等過(guò)程。零件如圖1所示，考慮到零件的周期對(duì)稱特點(diǎn)，這里取半個(gè)齒進(jìn)行分析，如圖2所示。 圖1 齒輪零件 圖2 半齒模型
5個(gè)階段熱處理方案如下：
（1）在550℃預(yù)熱半小時(shí)（1800s）；
（2）在850℃滲碳2h（7200s）；
（3）在100℃油淬火20min（1200s）；
（4）在280℃回火1h（3600s）；
（5）在空氣中冷卻1h（3600s）。
第一節(jié) 熱處理工藝制定
熱處理工藝是指熱處理作業(yè)的全過(guò)程，包括熱處理規(guī)程的制定、工藝過(guò)程控制與質(zhì)量保證、工藝管理、工藝工裝(設(shè)備)以及工藝試驗(yàn)等，通常所說(shuō)的熱處理工藝就是指工藝規(guī)程的制定。
熱處理工藝規(guī)程的編制是工藝工作中最主要、最基本的工作內(nèi)容，確切地說(shuō)工藝規(guī)程的編制屑于工程設(shè)計(jì)的范疇。制定正確、合理的熱處理工藝必須從企業(yè)實(shí)際出發(fā)，考慮企業(yè)從事熱處理工作的人員素質(zhì)、管理水平、生產(chǎn)條件等，依據(jù)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和資料以及質(zhì)量保證和檢驗(yàn)?zāi)芰ΓO(shè)計(jì)編制出完善、合理的熱處理工藝。
完善合理的熱處理工藝不但能優(yōu)質(zhì)高效地生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，而且能降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
一、熱處理工藝制定原則
熱處理工藝制定應(yīng)遵循以下原則。
(1)工藝的先進(jìn)性 先進(jìn)的熱處理工藝是企業(yè)參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力和財(cái)富，具備領(lǐng)先于其他企業(yè)的熱處理工藝技術(shù)，能以少的投入獲得最佳的熱處理質(zhì)量。
(2)工藝的合理性 熱處理工藝制定應(yīng)最大限度避免產(chǎn)生熱處理缺陷，實(shí)現(xiàn)工藝流程短，工人易掌握，操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
(3)工藝的可行性 根據(jù)企業(yè)的熱處理條件、人員結(jié)構(gòu)素質(zhì)、管理水平制定的熱處理工藝才能保證在生產(chǎn)中正常運(yùn)行。
(4)工藝的經(jīng)濟(jì)性 工藝應(yīng)充分利用企業(yè)現(xiàn)有條件，力求流程簡(jiǎn)單、操作方便，以最少的消耗獲取最佳的工藝效果。
(5)工藝的可檢查性 現(xiàn)代質(zhì)量管理要求，熱處理屬特種工藝范疇，工藝過(guò)程的主要工藝參數(shù)必須具備追索性，對(duì)產(chǎn)品處理質(zhì)量追索查找，因此工藝應(yīng)具備可檢查性。
(6)工藝的安全性 工藝要有充分的安全可靠性，遵守安全規(guī)則，不成熟的工藝要經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證鑒定后方可編入。
(7)工藝的標(biāo)準(zhǔn)化 標(biāo)準(zhǔn)化工作是企業(yè)的基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)化工作在熱處理中也是必不可少的，是工藝質(zhì)量的保證。
各熱處理工藝制定原則的要素與內(nèi)容見表8—1。
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熱處理工藝仿真的最新內(nèi)容
連桿作為發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵受力件，對(duì)強(qiáng)度、硬度、組織一致性以及尺寸穩(wěn)定性要求極高，一旦模鍛流線、殘余應(yīng)力或淬火冷卻控制不當(dāng)，極易在后續(xù)機(jī)加工和裝配過(guò)程中暴露出質(zhì)量波動(dòng)問(wèn)題，影響裝機(jī)一致性與批量交付穩(wěn)定性。
從 1200℃ 模鍛到 850℃ 水淬，如何系統(tǒng)降低硬度離散、組織異常與淬火變形？
此前我們介紹了海克斯康面向金屬加工領(lǐng)域的各項(xiàng)解決方案，例如Simufact Forming成形與熱處理工藝仿真方案、Simufact Welding焊接結(jié)構(gòu)工藝仿真方案等等。對(duì)于某一工藝細(xì)節(jié)的仿真分析，使用單一專業(yè)方案能夠快速有效的進(jìn)行工藝可行性研究。但在諸多工藝類型中，前序工藝都會(huì)對(duì)當(dāng)前所要分析的工藝產(chǎn)生顯著影響，例如鈑金件生產(chǎn)制備的殘余應(yīng)力會(huì)顯著影響焊接的變形趨勢(shì)。
01 概述 OVERVIEW
對(duì)于齒輪的感應(yīng)加熱熱處理過(guò)程，本文通過(guò)循環(huán)對(duì)稱齒輪模型的感應(yīng)加熱案例簡(jiǎn)單介紹Marc的相變熱處理仿真方法和流程。
循環(huán)對(duì)稱模型仿真須滿足模型結(jié)構(gòu)和邊界條件都遵循循環(huán)對(duì)稱條件，從而在很大程度縮減模型規(guī)模、簡(jiǎn)化模型，減少求解時(shí)間和內(nèi)存需求，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的網(wǎng)格，更詳細(xì)地研究模型。
在整體齒輪簡(jiǎn)化為循環(huán)對(duì)稱的模型后，進(jìn)行感應(yīng)加熱，淬火連續(xù)工藝過(guò)程仿真，發(fā)現(xiàn)齒輪淬火導(dǎo)致奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)換
在許多激光器或放大器設(shè)備中，熱透鏡起著重要的作用，因此應(yīng)該在數(shù)值模擬中加以考慮。
在本文中，我首先簡(jiǎn)要描述了熱透鏡的來(lái)源，然后向您展示如何在我們的軟件中處理這種效應(yīng)。
什么是熱透鏡？
當(dāng)激光增益介質(zhì)(例如激光晶體)被泵浦時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生一些熱量，這些熱量隨后需要通過(guò)熱傳導(dǎo)帶走。因此不可避免地會(huì)在增益介質(zhì)中形成溫度梯度。形成激光的熱透鏡效應(yīng)與以下物理機(jī)制相關(guān):
折射率與溫度相關(guān)
11月9日 14:00
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成形工藝仿真：對(duì)材料成形過(guò)程進(jìn)行精確仿真
預(yù)測(cè)成形過(guò)程中材料流動(dòng)所致的折疊、填充不滿等問(wèn)題
熱處理工藝仿真：熱處理所致的零部件變形、應(yīng)力集中、相變等關(guān)鍵結(jié)果仿真
摘 要：帶內(nèi)螺紋的精密零件在經(jīng)歷淬火-低溫回火的熱處理后發(fā)生了輕微的畸變，但是對(duì)于精密工程而言(如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等),這些輕微畸變將會(huì)導(dǎo)致后續(xù)在裝配過(guò)程出現(xiàn)無(wú)法裝配的嚴(yán)重后果。使用有限元軟件及其子程序，考慮了應(yīng)力影響相變和相變塑性，計(jì)算得到了熱處理過(guò)程中的溫度場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)，以及熱處理后的殘余應(yīng)力分布和零件畸變，該畸變與生產(chǎn)過(guò)程中的裝配結(jié)果所顯示的畸變基本一致。針對(duì)裝配困難問(wèn)題，結(jié)合數(shù)值模擬分析結(jié)果
文／蘭寶山·貴州航宇科技發(fā)展股份有限公司
TC4-DT 鈦合金是我國(guó)自行研制的一種典型的中高強(qiáng)損傷容限鈦合金。本文主要對(duì)TC4-DT 鈦合金鍛造工藝、熱處理工藝、微觀組織和力學(xué)性能之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，利用光學(xué)金相組織觀察、力學(xué)性能測(cè)試等研究手段，總結(jié)出不同鍛造工藝和熱處理工藝對(duì)該合金的組織和性能的影響規(guī)律
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12:30 工作午餐
