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DEFORM是一款專業金屬成形及熱處理工藝仿真軟件，三十多年來的工業實踐證明了軟件的準確性和穩定性。DEFORM軟件領先行業同類軟件，率先具備感應淬火和電阻加熱等高級分析功能，真正實現了同一平臺下多種物理場的耦合計算，幫助設計人員進一步認識和了解感應淬火工藝過程，優化工藝方案。

大型齒輪減速機齒面激光淬火后，常需重配嚙合間隙，原因如下： 一、淬火影響齒面尺寸形狀 1.熱脹變形：激光淬火時，齒面快速熱脹冷縮，雖熱影響區小，但對高精度的大型齒輪，微小膨脹可能改變尺寸，如齒厚增加致嚙合間隙變小。 2.微觀組織變化：淬火使齒面微觀組織轉變，比容改變，引起尺寸微動，影響嚙合精度。

之前介紹了一個感應加熱同時進行淬火2D的一個例子。DEFORM利用邊界元法模擬感應加熱+淬火[2D ]后臺有同學需要3D的例子，其實和2D差不多，所不同的是3D的感應線圈需要設置電流出入口。此示例同樣需要一個額外的 DAT 文件 (DEF_INDH.DAT)，與2D內容一樣。本次材料和DAT文件與2D案例一樣。

文章來源：[1]董斌,杜影,唐海山,朱國和. 45號鋼齒輪表面淬火影響因素和質量控制[J]. 起重運輸機械,2021(22):35-39.

從圖8（b）所示的3擋主動齒輪端面裂紋處取樣磨拋后浸蝕觀察，摩擦面有較厚的淬火馬氏體，如圖10 所示，裂紋從白色的淬火馬氏體區開始垂直表面擴展，以后趨向和表面平行的方向擴展，說明裂紋是由于表面摩擦過程中形成。

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。

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。

Silva等[6]設計試驗測量了AISI 4140 C鋼的環形零件，研究了熱處理工藝對畸變的影響，并使用DEFORM-HT模塊的計算結果驗證了試驗結果。Lee等[7]對低碳鋼的淬火畸變做了大量研究，基于ABAQUS開發了相關UMAT和UMATHT子程序。Brinksmeier等[8]對齒輪零件的熱處理畸變最小化做了大量試驗和數值仿真。

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。

淬火可以提高金屬工件的硬度及耐磨性，因而廣泛用于各種工、模、量具及要求表面耐磨的零件(如齒輪、軋輥、滲碳零件等)。通過淬火與不同溫度的回火配合，可以大幅度提高金屬的強度、韌性下降及疲勞強度，并可獲得這些性能之間的配合(綜合機械性能)以滿足不同的使用要求。另外淬火還可使一些特殊性能的鋼獲得一定的物理化學性能，如淬火使永磁鋼增強其鐵磁性、不銹鋼提高其耐蝕性等。淬火工藝主要用于鋼件。

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。

高速、重載及精密機器（如精密機床、航空發動機）所用的主要齒輪傳動，除要求材料性能優良，輪齒具有高強度及齒面具有高硬度（如58～65HRC）外，還應進行磨齒等精加工。需精加工的齒輪目前多是先切齒，再做表面硬化處理，最后進行精加工，精度可達5級或4級。這類齒輪精度高，價格較貴，所用熱處理方法有表面淬火、滲碳、氮化、軟氮化及氰化等。所用材料視具體要求及熱處理方法而定。

、軸、蝸桿、花鍵軸、頂尖套等；經淬火及中溫回火后用于制造承受高負荷、沖擊及中等速度工作的零件，如齒輪、主軸、油泵轉子、滑塊、套環等；經淬火及低溫回火后用于制造承受重負荷、低沖擊及具有耐磨性、截面上實體厚度在25mm以下的零件，如蝸桿、主軸、軸、套環等；經調質并高頻表面淬火后用于制造具有高的表面硬度及耐磨性而無很大沖擊的零件，如齒輪、套筒、軸、主軸、曲軸、心軸、銷子、連桿、 螺釘、螺帽、進氣閥等。

應用舉例:調質處理后用于制造中 速、中載的零件，如機床齒輪、軸、蝸桿、花鍵軸、頂針套等，調質并高頻表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齒輪、軸、主軸、曲軸、心軸、套筒、銷子、連桿、螺釘螺母、進氣閥等，經淬火及中溫回火后用于制造重載、中速沖擊的零件，如油泵轉子、滑塊、齒輪、主軸、套環等，經淬火及低溫回火后用于制造重載、低沖擊、耐磨的零件，如蝸桿、主軸、軸、套環等，碳氮共滲處即后制造尺寸較大、低溫沖擊韌度較高的傳動零件

應用舉例:調質處理后用于制造中 速、中載的零件，如機床齒輪、軸、蝸桿、花鍵軸、頂針套等，調質并高頻表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齒輪、軸、主軸、曲軸、心軸、套筒、銷子、連桿、螺釘螺母、進氣閥等，經淬火及中溫回火后用于制造重載、中速沖擊的零件，如油泵轉子、滑塊、齒輪、主軸、套環等，經淬火及低溫回火后用于制造重載、低沖擊、耐磨的零件，如蝸桿、主軸、軸、套環等，碳氮共滲處即后制造尺寸較大、低溫沖擊韌度較高的傳動零件

例如磨床主軸、鏜床鏜桿、精密機床絲杠、內燃機曲軸以及各種精密齒輪和量具等。

應用舉例:調質處理后用于制造中 速、中載的零件，如機床齒輪、軸、蝸桿、花鍵軸、頂針套等，調質并高頻表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齒輪、軸、主軸、曲軸、心軸、套筒、銷子、連桿、螺釘螺母、進氣閥等，經淬火及中溫回火后用于制造重載、中速沖擊的零件，如油泵轉子、滑塊、齒輪、主軸、套環等，經淬火及低溫回火后用于制造重載、低沖擊、耐磨的零件，如蝸桿、主軸、軸、套環等，碳氮共滲處即后制造尺寸較大、低溫沖擊韌度較高的傳動零件

運動變形邊界說明其中兩個齒輪面設置為剛體運動，運動形式由UDF控制，使用DEFINE_CG_MOTION宏定義；兩端面設置為在平面上的Deforming，需要注意的是，由于2.5D網格在網格更新時，是將一端面網格進行光順和重構，并將網格的變化拉伸到另一端，因此設置時一端勾選Remeshing，另一端不要勾選，否則會出現錯誤。 圖 13.

表面淬火是表面熱處理的主要內容，其目的是獲得高硬度的表面層和有利的內應力分布，以提高工件的耐磨性能和抗疲勞性能。 對工件表面進行強化的金屬熱處理工藝。廣泛用于既要求表層具有高的耐磨性、抗疲勞強度和較大的沖擊載荷，又要求整體具有良好的塑性和韌性的零件，如曲軸、凸輪軸、傳動齒輪等。表面熱處理分為表面淬火和化學熱處理兩大類。