熱處理仿真的案例
ESI集團SYSWELD焊接仿真解決方案更新！熱處理仿真分析能力大大提升
今日為您介紹ESI集團焊接模擬仿真軟件SYSWELD 2019在熱處理仿真的進一步優化，工藝工程師可以在工藝開發階段創建更加真實的虛擬結構來代替實驗，提高產品制造質量及縮短開發周期。
SYSWELD是一款專注于焊接結構件及裝配件材料特性、微觀組織、殘余應力及變形分析的焊接及熱處理仿真軟件。它可以用于不同的焊接方法（弧焊、電子束焊、激光點焊等）、熱處理（滲碳、碳氮共滲、淬火）、相關物理現象（化學、熱、相變、力學）的仿真分析。
在最新版中，ESI集團增強了SYSWELD2019的焊接及熱處理仿真能力，進一步提高了材料特性、殘余應力、變形的預測能力，為構件尺寸工差和產品性能控制提供幫助。
最新版對網格能力進行了更進一步的增強，顯著降低焊接及熱處理網格劃分的時間。
新版本支持新的接觸算法NIT3D，利用該算法可以考慮部件局部熔化的接觸行為。新版本還支持熱處理-機加鏈式仿真分析。新版本支持多工序仿真過程中焊接及熱處理仿真數據的智能傳遞。
SYSWELD的價值在于通過考慮焊接、焊接裝配、熱處理的鏈式仿真來減少傳統物理實驗，控制優化材料特性、焊接順序及焊接完整性，提高產品質量、性能和服役時間。
來源： ESI集團
展開 設計仿真 | 立即預約-Simufact成形及熱處理工藝仿真解決方案
海克斯康工業軟件旗下Simufact Forming仿真軟件，能夠對零部件的成形過程進行仿真分析，預測成形過程中材料與模具設計的諸多問題，例如折疊、填充不滿、模具應力分布等問題，助力工程師對工藝及模具進行優化，同時軟件能夠進行熱處理工藝仿真分析，預測零部件在熱處理過程中變形、殘余應力、相變的演化過程，對熱處理工藝的改善起到一定指導作用。
本期直播，海克斯康工業軟件工藝仿真專家將結合經典行業案例展示成形及熱處理仿真方案，同時帶來全新模具壽命分析方案的介紹，歡迎預約報名！
11月9日 14:00
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立即預定
直播內容聚焦
成形工藝仿真：對材料成形過程進行精確仿真
預測成形過程中材料流動所致的折疊、填充不滿等問題
熱處理工藝仿真：熱處理所致的零部件變形、應力集中、相變等關鍵結果仿真
預測零部件熱處理過程中變形、應力及相變的演化過程，為優化工藝及模具提供參考
新功能簡介：全新升級的模具壽命仿真模塊
海克斯康金屬成形工藝仿真軟件
涵蓋了成形工藝技術的諸多重要領域：熱鍛造、冷成形、擠壓成形、鈑金成形、軋制、環軋、旋壓、自由鍛等。
可以幫助用戶對成形過程的成形缺陷、微觀組織、模具應力、材料流動以及常規熱處理和感應加熱等工藝過程中的材料性能變化及零部件變形進行預測。
展開 仿真實踐 | 汽車發動機連桿模鍛&熱處理鏈式仿真
經鏈式仿真驗證，優化后連桿在以下方面均得到明顯改善：
模鍛后溫度場分布更均衡
再加熱階段截面均熱一致性提升
水淬冷卻路徑差異明顯縮小
馬氏體轉變更加同步，局部組織異常減少
熱處理后最大變形預測值下降
關鍵區域殘余應力峰值明顯減弱
04結果驗證：產品穩定性顯著提升
優化方案落地后，項目組對量產連桿進行了批量抽檢驗證。結果顯示，在保持既有設備和核心工藝路線不變的條件下，產品穩定性得到明顯提升。
檢測樣本：1500件
改善效果：
硬度超差/波動偏大比例：由3.6%降至1.2%
淬火變形超差比例：由3.2%降至0.9%
組織異常或局部淬硬不足比例：由2.3%降至0.8%
綜合來看，連桿熱處理后相關異常比例下降約6.7%，基本解決了長期困擾客戶的硬度離散、局部組織不穩和淬火變形偏大等問題。更重要的是，本項目證明了：對于發動機連桿這類典型鍛件，單獨分析熱處理往往是不夠的，只有將模鍛成形與熱處理過程打通，才能真正找到質量波動的根源。
經驗小結
對45鋼發動機連桿而言，熱處理質量很大程度上取決于模鍛后的初始狀態控制。
連桿大小頭與桿身截面差異明顯，必須重視鍛后溫差和再加熱均熱的一致性。
水淬質量不僅受溫度制度影響，更受入水姿態、換熱條件和操作節拍影響。
鏈式仿真能夠把鍛造殘余應力、組織繼承與淬火變形關聯起來，是提升此類鍛件工藝穩定性的有效工具。
從“模鍛仿真—熱處理仿真—現場驗證—批量固化”建立閉環，是汽車發動機關鍵鍛件質量優化的重要方向。
展開 設計仿真 | 齒輪感應加熱熱處理綜述
01 概述 OVERVIEW
對于齒輪的感應加熱熱處理過程，本文通過循環對稱齒輪模型的感應加熱案例簡單介紹Marc的相變熱處理仿真方法和流程。
循環對稱模型仿真須滿足模型結構和邊界條件都遵循循環對稱條件，從而在很大程度縮減模型規模、簡化模型，減少求解時間和內存需求，實現更精細的網格，更詳細地研究模型。
在整體齒輪簡化為循環對稱的模型后，進行感應加熱，淬火連續工藝過程仿真，發現齒輪淬火導致奧氏體向馬氏體的轉換，從而在相變區域獲得更好的材料性能；但也會在齒輪內部引入各種殘余應力，從而改變其機械性能。
02 模型建模細節 Model modeling details
齒輪有18個齒，采用循環對稱只建立一個齒牙，再進行厚度方向對稱定義，然后進行有限元網格劃分。感應加熱階段，電磁線圈內定義150kHz頻率的1200A感應電流進行齒輪加熱，加熱時間2s，然后關閉感應線圈，進行淬火冷卻，冷卻時間7s內。
圖1 齒輪含空氣的簡化模型
為正確計算電磁場，另外需要對齒輪周圍的空氣進行建模，齒輪附近的空氣已采用精細網格建模（接觸體：InnerAir和BelowGearAir），而遠離齒輪的空氣則采用粗網格建模（接觸體：OuterAir）。線圈的扇區是單獨建模的，這樣它就可以在施加電流的電路中使用。圖1所示。
03 邊界條件 Boundary
3.1 電流
當施加電流時，假設該電流在線圈內是恒定的。當截面中線圈的長度與整個線圈的長度不同時，不需要改變。當使用反對稱或循環對稱并且電流垂直于反對稱或周期對稱平面時，通常是這種情況。當由于對稱性，線圈的橫截面積減少時，電流應減少相同的量。
3.2 電壓
與此相反，當施加電壓時，電壓降沿著線圈的長度發生。因此，當對線圈總長度的1/n進行建模時，也應施加電壓降的1/n。
展開 
設計仿真 | 齒輪感應加熱熱處理綜述
01
概述
OVERVIEW
對于齒輪的感應加熱熱處理過程，本文通過循環對稱齒輪模型的感應加熱案例簡單介紹Marc的相變熱處理仿真方法和流程。
循環對稱模型仿真須滿足模型結構和邊界條件都遵循循環對稱條件，從而在很大程度縮減模型規模、簡化模型，減少求解時間和內存需求，實現更精細的網格，更詳細地研究模型。
在整體齒輪簡化為循環對稱的模型后，進行感應加熱，淬火連續工藝過程仿真，發現齒輪淬火導致奧氏體向馬氏體的轉換，從而在相變區域獲得更好的材料性能；但也會在齒輪內部引入各種殘余應力，從而改變其機械性能。
02
模型建模細節
Model modeling details
齒輪有18個齒，采用循環對稱只建立一個齒牙，再進行厚度方向對稱定義，然后進行有限元網格劃分。感應加熱階段，電磁線圈內定義150kHz頻率的1200A感應電流進行齒輪加熱，加熱時間2s，然后關閉感應線圈，進行淬火冷卻，冷卻時間7s內。
展開 齒輪感應加熱熱處理綜述
概述
對于齒輪的感應加熱熱處理過程，本文通過循環對稱齒輪模型的感應加熱案例簡單介紹Marc的相變熱處理仿真方法和流程。
循環對稱模型仿真須滿足模型結構和邊界條件都遵循循環對稱條件，從而在很大程度縮減模型規模、簡化模型，減少求解時間和內存需求，實現更精細的網格，更詳細地研究模型。
在整體齒輪簡化為循環對稱的模型后，進行感應加熱，淬火連續工藝過程仿真，發現齒輪淬火導致奧氏體向馬氏體的轉換，從而在相變區域獲得更好的材料性能；但也會在齒輪內部引入各種殘余應力，從而改變其機械性能。
模型建模細節
齒輪有18個齒，采用循環對稱只建立一個齒牙，再進行厚度方向對稱定義，然后進行有限元網格劃分。感應加熱階段，電磁線圈內定義150kHz頻率的1200A感應電流進行齒輪加熱，加熱時間2s，然后關閉感應線圈，進行淬火冷卻，冷卻時間7s內。
圖1 齒輪含空氣的簡化模型
為正確計算電磁場，另外需要對齒輪周圍的空氣進行建模，齒輪附近的空氣已采用精細網格建模（接觸體：InnerAir和BelowGearAir），而遠離齒輪的空氣則采用粗網格建模（接觸體：OuterAir）。線圈的扇區是單獨建模的，這樣它就可以在施加電流的電路中使用。圖1所示。
邊界條件
3.1 電流
當施加電流時，假設該電流在線圈內是恒定的。當截面中線圈的長度與整個線圈的長度不同時，不需要改變。當使用反對稱或循環對稱并且電流垂直于反對稱或周期對稱平面時，通常是這種情況。當由于對稱性，線圈的橫截面積減少時，電流應減少相同的量。
展開 ESI集團焊接模擬仿真軟件SYSWELD 2019版本更新介紹！三大應用場景全力更新！
Conclusion
?在制造和測試物理樣機之前，就可以實現虛擬制造，裝配和測試具有物 理性能的虛擬樣機；
?能考慮到沖壓 - 焊接 - 裝配過程中發生的機械載荷和熱效應；
?評估材料特性，連接影響和焊縫完整性，以進行進一步的性能驗證。
Benefits
?在設計階段前預先確定制造效果；
?在最后進行焊接裝配時控制變形和殘余應力；
?提高產品性能，焊接質量和使用壽命；
?節省構建和測試物理樣機的時間和成本。
2. 熱處理仿真
SYSWELD是一款專注于焊接結構件及裝配件材料特性、微觀組織、殘余應力及變形分析的焊接及熱處理仿真軟件。它可以用于不同的焊接方法（弧焊、電子束焊、激光點焊等）、熱處理（滲碳、碳氮共滲、淬火）、相關物理現象（化學、熱、相變、力學）的仿真分析。
在最新版中，ESI集團增強了SYSWELD2019的焊接及熱處理仿真能力，進一步提高了材料特性、殘余應力、變形的預測能力，為構件尺寸工差和產品性能控制提供幫助。
最新版對網格能力進行了更進一步的增強，顯著降低焊接及熱處理網格劃分的時間。
新版本支持新的接觸算法NIT3D，利用該算法可以考慮部件局部熔化的接觸行為。新版本還支持熱處理-機加鏈式仿真分析。新版本支持多工序仿真過程中焊接及熱處理仿真數據的智能傳遞。
展開 帶內螺紋精密零件的熱處理畸變有限元仿真
摘 要：帶內螺紋的精密零件在經歷淬火-低溫回火的熱處理后發生了輕微的畸變，但是對于精密工程而言(如火箭發動機等),這些輕微畸變將會導致后續在裝配過程出現無法裝配的嚴重后果。使用有限元軟件及其子程序，考慮了應力影響相變和相變塑性，計算得到了熱處理過程中的溫度場、應力應變場，以及熱處理后的殘余應力分布和零件畸變，該畸變與生產過程中的裝配結果所顯示的畸變基本一致。針對裝配困難問題，結合數值模擬分析結果，提出了一些改進生產工藝控制零件畸變的建議。
關鍵詞：內螺紋;熱處理畸變;淬火-回火;有限元仿真;
熱處理對于鋼制零件的加工來說是一個非常重要的最終加工工藝，被用來改進材料的力學性能[1]。熱處理之后，材料的性能會發生變化， 零件也可能產生畸變。在工業生產領域，對于測量這些畸變，花費了大量人力財力，提出了許多方法，但是目前仍很難準確地預測熱處理畸變。有限元仿真方法通過基于物理模型的數值計算可以給出每一個時刻的應力應變場、溫度場和組織場，給企業科研人員的生產決策提供理論基礎，在熱處理研究中越來越成為強有力的分析工具。
控制零件的性能和形狀是熱處理的首要目標。當前很多學者對熱處理過程的有限元分析做了大量的工作。日本的Gur and Tekkaya開發了有限元新模型用來計算軸對稱零件的溫度場和應力應變場[2]。Caner Simsir等使用三維有限元軟件模擬了淬火過程，并且研究了考慮殘余應力對軸對稱零件熱處理過程數值計算的影響[3]。Fukumoto等[4]通過ABAQUS軟件對螺旋齒輪的滲碳和淬火過程的畸變進行了研究。Lee等[5]研究了熱處理過程的力學性能變化，并使用ABAQUS軟件對HSLA鋼的熱處理過程進行了有限元仿真。
展開 FloEFD熱仿真分析之結果處理
目標圖：用于研究目標值隨計算過程的變化情況
通量圖：顯示熱傳遞路徑圖
文章作者：白堤，碩士，有限元設計圈主編，就職于國內某知名企業，主要從事熱設計仿真工作。大佬們都還在努力，更何況自己還只是個學習者。希望通過微信公眾號拋磚引玉，結交更多志同道合的朋友。仿真之路漫漫其修遠矣，我將上下而求索。
電池熱管理仿真流程及前處理技術
上面兩個例子有個共同點是都保留了電芯的極耳和busbar，busbar的溫度在冷卻的時候能很好的反應模組的最高溫度，不論是研究busbar對模組最高溫度的影響【1】還是后期一維仿真的標定，都需要這個點的溫度，所以busbar在前處理建模的時候推薦保留。
再來看看流體域部分,液冷電池包主要通過冷卻液進行熱交換，所以此處流體域部門是指水冷板內的水流道（包內空氣處理方法將在以后章節講解），前處理需要注意的是盡可能保留內部流道特征，特別是變徑，彎頭等一些局部阻力較大的區域，而盡量簡化管路外部特征，比如快插接頭，溫度傳感器等一些不直接參與換熱的元件，這樣能減少些網格量。
雖然現在EV的電池包電量越來越多，電池包也越做越大，但多數采用模塊化設計，包內的熱管理系統也是如此，如下圖冷卻架構，8塊水冷板采用4P2S的方式連接在一起，而這8塊水冷板內部流道是相同的設計，所以前處理相對來說簡單。方案設計前期更是可以只做流體域CFD仿真計算單板流量，后期可以以分支為單位優化水板流道設計，大大提高計算效率。
總體來說，前處理還是模組的難度大一點，需要保留哪些簡化哪些部件斟酌的點多一些。但也不是絕對，關鍵是看研究問題的關注點在哪，需要保留哪些和簡化哪些都可以靈活處理。
文末福利，關注公眾號：新能源汽車熱管理仿真技術，回復1，領取新能源熱管理資料。同時本人也在技術鄰平臺更新新能源動力電池熱管理仿真和設計課程如下：如需購買可添加VX：LEVEL_RGL領取優惠券。
1、 基于starccm+在動力電池熱管理仿真技術應用、
2、新能源汽車PACK熱流體仿真進階20講
展開 基于STAR-CCM+電池熱管理仿真中交界面interface處理
但是對于原本已經存在的boundary（interface_l-shell），其熱規范該如何設置呢？默認狀態下這里是絕熱的。
圖2
個人認為，在沒有特殊要求的話，此處就是保持默認設置即可。之前我覺得此處明明是流固的對流換熱面，是存在著熱量交換的，怎么絕熱？后來，我思考了之后，真正的換熱面是圖1所示的，是建立在有交界面的時候的，熱交換的物理過程是發生在此處，這是個虛擬面，點擊此處，在視窗區域也是沒有對應顯示的，也驗證了這一點。
但圖二中面，比如xt外面沒有設置空氣，那么xt外面對于環境就沒有交界面，但xt和外界有對流和輻射換熱，如果不想建立外面的空氣域，可以域的里面改變交接的外界的傳熱方式，方便計算，如圖4.
圖3
圖4
本人對新能源汽車有免費資料分析公眾號：新能源汽車熱管理仿真技術，關注回復“1”，可領取更多熱管理方面資料。
同時本人也在技術鄰平臺更新新能源動力電池熱管理仿真和設計課程如下
1、 基于starccm+在動力電池熱管理仿真技術應用、
2、新能源汽車PACK熱流體仿真進階20講
3、新能源動力電池熱管理設計入門到進階23講
展開 
RP 系列激光分析設計軟件 | 如何處理仿真中的熱透鏡效應
在許多激光器或放大器設備中，熱透鏡起著重要的作用，因此應該在數值模擬中加以考慮。
在本文中，我首先簡要描述了熱透鏡的來源，然后向您展示如何在我們的軟件中處理這種效應。
什么是熱透鏡？
當激光增益介質(例如激光晶體)被泵浦時，通常會產生一些熱量，這些熱量隨后需要通過熱傳導帶走。因此不可避免地會在增益介質中形成溫度梯度。形成激光的熱透鏡效應與以下物理機制相關:
折射率與溫度相關。
晶體內部的機械應力也會改變折射率(光彈性效應)。
此外，機械應力會導致端面凸出，使激光晶體具有透鏡的形狀。
在一般情況下，首先提到的影響因素往往是最主要的。下圖顯示了一般情況下數值計算的溫度曲線。
圖1:模擬端面泵浦Nd:YAG棒的橫向泵浦強度分布(紅色)和熱分布(藍色)。溫度分布僅在晶體中心附近近似為拋物線，因此光束半徑等于泵浦光束半徑的激光模式將產生一些像差。
諧振腔設計中的熱透鏡效應
我們的諧振器設計軟件RP Resonator基于ABCD矩陣算法計算激光諧振腔的模式特性。(準確地說，它使用一種擴展矩陣(ABCDEF矩陣)來處理錯位影響，但這與我們的上下文無關。)
這里，只能處理拋物線形狀的透鏡效應，即沒有球差的透鏡效應。軟件可以很容易地定義熱透鏡效應的分布，例如，激光晶體被定義為一個“棱鏡”，因此可以指定參數n2，它是折射率的徑向相關性的二階系數:n(r)= n0-0.5n2r2 。 這個參數可以簡化為熱透鏡的屈光度除以晶體長度。 屈光度可以從別處得知，或者至少在簡化的情況下，可以用簡單的公式從耗散功率密度計算出。 一種常見的情況是提供一根至少在激光束體積內被均勻泵浦的圓柱形棒。
原則上，也可以將具有一定屈光力的薄透鏡插入到激光晶體的左側或右側，或者當將激光晶體分成兩部分時，插入到激光晶體的中間。
展開 AutoCAE蘇州辦事處招聘-金屬成形CAE軟件技術支持工程師，銷售經理
AutoCAE是德國data M公司授權的COPRA軟件合作伙伴，COPRA作為冷彎行業首屈一指的設計和仿真分析軟件，歷經30年發展，凝聚了data M公司多位軟件工程師和冷彎成形專家的經驗，將軟件界面、設計模板和分析流程完美得做到了工藝化、參數化、自動化。COPRA軟件涵蓋整個冷彎成形工藝流程，COPRA RF為冷彎設計軟件包，包括開閉口截面、管材和線材等冷彎產品的快速輥花設計、快速軋輥設計，DTM工藝可行性評估等；COPRA FEA是基于有限元的輥彎成形工藝仿真分析軟件包，可以精確預測成形過程中的應力、變形、厚度和回彈，仿真結果用來指導工藝優化和模具設計。
AutoCAE是俄羅斯QForm軟件授權合作伙伴，QForm是一種基于鍛造工藝的模擬仿真軟件，可以幫助客戶解決鍛件設計制造過程的工藝設計驗證和優化問題、以及鍛模的設計制造等技術難題。QForm軟件可以模擬各種金屬塑性成形工藝：包括冷、熱模鍛，自由鍛，環軋，輾輪，輥鍛，軋制，楔橫軋，螺旋軋制，型材擠壓，旋壓，液壓成形，板材成形，擺碾和粉末鍛造等。另外還可以模擬熱處理過程中的熱彈塑性問題。可以導入鑄造模擬軟件的模擬結果。
AutoCAE作為美國DANTE Solutions, Inc中國區合作伙伴，為國內熱處理行業用戶提供最為專業的Dante熱處理仿真軟件、技術支持和熱處理仿真過程工程咨詢。Dante軟件用于模擬各種淬火（浸入、氣體、模壓等）、滲碳、回火等熱處理工藝過程，得到零件的應力、晶相、變形等分析結果，預測熱處理過程中的缺陷，指導熱處理工藝優化。
AutoCAE秉承“Really Customer Focused”的服務宗旨，一如既往得為客戶提供專業的CAE軟件和技術服務。
展開 simufact.forming V14自帶教程(中英文對照)-第二部分應用-示例11（熱處理）
關鍵詞：
熱處理，相轉變，末端淬火試驗
目標：
本章的目標是如果進行包含相轉變的熱處理的建模和仿真。
? 奧氏體化（加熱）
? 淬火（冷卻）
教程文件：
simufact.forming V14自帶教程(中英文對照)-第二部分應用-示例11（熱處理）.pdf
熱擠壓模及中、小型機鍛模用鋼與熱處理
3) 4Cr3Mo2W4VTiNb (GR)鋼:該鋼是在鎢鑰系熱作模具鋼中加人少量妮，而獲得高回火穩定性和高的熱強性。其耐熱疲勞性、熱穩定性、耐磨性及高溫強度明顯高于3Cr2W8V鋼。該鋼經1160一1200℃油淬，630一600℃回火2次，每次lh的處理，其硬度可達50一55HRC，抗拉強度可達188OMPa，沖擊韌度為17J/cm2。該鋼的淬透性、冷熱加工性均好，適于制造熱徽、精鍛、高速鍛等熱鍛模具。
4)基體鋼基體鋼中有多個鋼種可以兼作冷作模具用鋼和熱作模具用鋼，如6W8Cr4VTi (LM1 ), 6Cr5Mo3W2VSiTi (LM2)和6Cr4Mo3Ni2WV (CG-2)等，其中5Cr4Mo3SiMnVAI (012A1)鋼較多地用于熱擠壓模具，如軸承熱擠壓沖頭、傳動桿熱徽模等，其使用壽命比傳統熱作模具鋼3Cr2W8V有較大幅度的提高。
3.熱擠壓模具及中、小型機鍛模的材料選用
選擇熱擠壓模具加工材料時，主要應根據被擠壓金屬的種類及其擠壓溫度來決定，其次也應考慮到擠壓比、擠壓速度和潤滑條件等因素，以提高模具的使用壽命。表3一所示為熱擠壓模具加工材料的選用情況。中、小型機鍛模具的選材主要考慮鍛壓材料種類和生產批量，其次也要考慮模具尺寸、變形速度和潤滑條件對模具壽命的影響。
4.熱擠壓模及中、小機鍛模的熱處理
這類模具的制造工藝路線一般為:下料*鍛造、預先熱處理*機械加工成形，淬、回火、精加工。
下面分析各熱加工工序的工藝特點。
(1)鍛造工藝熱擠壓模及中、小機鍛模用鋼多為高合金鋼，所以模坯需經良好的鍛造，尤其是含鋁的熱作模具鋼，要注意鍛造加熱溫度和保溫時間的控制，以避免嚴重脫碳導致模具早期失效。
(2)預備熱處理
1)退火。
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