【正文】 ?? 最后，我要向百忙之中抽時間對本文進行審閱，評議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。 。 由于感應(yīng)加熱過程的復(fù)雜性，以及實際應(yīng)用影響因素的多樣性，有許多問題和技術(shù) 還有待進一步進行深入研究： 、時間較緊，本文沒有實現(xiàn)對移動工件進行模擬運算。 ，數(shù)值模擬結(jié)果與實際應(yīng)用 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 基本一致，證明了數(shù)值模擬方法的 正確與實用性。 ，探討了如何利用 ANSYS 軟件實現(xiàn)感應(yīng)加熱磁 熱耦合場的數(shù)值 模擬以及對相關(guān)問題的處理方法。并得出以下結(jié)論 第六章 全文總結(jié) 本文在傳熱學(xué)基本原理 的基礎(chǔ)上，以有限元法為理論基礎(chǔ)，建立了適合于有限元數(shù)值模擬的計算模型，利用 ANSYS 軟件對 T12 鋼熱處理過程進行了 模擬計 算， 討論了對工件溫度場形成和分布的影響規(guī)律。本文運用已發(fā)表文獻數(shù)據(jù)對溫度場模擬的結(jié)果進行了驗證，吻合較好 本文采用數(shù)值模擬與現(xiàn)場生產(chǎn)相結(jié)合的方法研究了高線在熱水浴冷卻過程中溫度場的變化。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 結(jié) 論 本文應(yīng)用大型熱處理軟件 ANSYS 軟件，對 T12 鋼分別在不同的熱處理工藝下 進行了數(shù)值模擬。其中 86 節(jié)點是工件心部降溫最慢， 1 節(jié)點是工件的下表 面中心點升溫次之， 2 節(jié)點是下表面的邊緣降溫最快。在任意時刻工件心部的溫度高于表面溫度，這完全符合實際生產(chǎn)。由圖可以看出，在 60s 時工件表面溫度迅速下降，但心部溫度基本沒有變化。從前三幅圖可以看出，溫度場的計算機模擬可 以直觀的表達出在熱處理加熱過程中，在任意時間任意位置工件內(nèi)部的溫度隨時間的變化情況。將淬火后的 T12 鋼工件冷卻到室溫后，送到 150℃的爐子中加熱，保溫一段時間確保工件心部和表面溫度一樣，太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 然后置于室溫下空冷，其換熱系數(shù)為 180 )( 2 KmW ? 。其中 86 節(jié)點是工件心部升溫最慢， 1 節(jié)點是工件的下表面中心點升溫次之， 2 節(jié)點是下表面的邊緣升溫最快。由此可以知最后得到的零件表面淬透性最大，此時鋼件表面的硬度耐磨性較高，心部的硬度較低，有好韌性。由圖 可以看出在淬火冷卻 60s 時表面溫度迅速下降，心部溫度仍然為高溫。從 、 、 可以看出，溫度場的計算機模擬可以直觀的表達出在淬火冷卻過程中，在任意時間任意位置工件內(nèi)部的溫度隨時間的變化情況。將球化退火后的 T12 鋼工件冷卻到室溫后，送到 760℃的爐子中加熱，保溫一段時間確保工件心部和表面溫度一樣，然后 置于恒溫為 20℃的油池內(nèi)淬火，其換熱系數(shù)為 260 )( 2 KmW ? 。如果想得到其他節(jié)點溫度隨時間的變化，只要選取其節(jié)點編號就可以顯示其溫度場分布等值線圖。圖 可以看出各點溫度都隨時間的延長升高，只是速率不同。隨時間的延長心部溫度不斷上升并不斷接近表面溫度。由圖可以看出，在 60s 時工件表面溫度迅速上升，但心部溫度基本沒有變化。從前三幅圖可以看出，溫度場的計算機模擬可以直觀的表達出在熱處理加熱過程中，在任意時間任意位置工件內(nèi)部的溫度隨時間的變化情況。為得到微分方程的定解必須添加初始條件和邊界條件， T12 鋼的初始溫度為 20℃， T12 鋼熱處理過程中的邊界條件為第三類邊界條件，在 T12 鋼加熱過程中其表面換熱系數(shù)為 )(180 2 KmW ??? 。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第四章 熱處理過程溫度場的模擬結(jié)果與分析 球化退火過程溫度場的分析 圖 1200s 溫度云圖 圖 600s 溫度云圖 圖 60s 溫度云圖 圖 某些節(jié)點溫度隨時間變化曲線圖 在球化退火數(shù)值模擬中，本文只研究其加熱過程。這是為獲得回火奧氏體 +碳化物組織，提高 T12 鋼的硬度和耐磨性。根據(jù)查閱相關(guān)文獻可知，鋼加熱到 750℃左右時，鋼中的原始珠光體組織剛好消失，即太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 將進入碳化物的溶解階段，鋼中的剩余碳化物較多，由此可見在 755℃時有利于碳化物的球化；在 690℃時，此溫度低于 T12 鋼的 1Ar ，為合理的等溫溫度。 T12鋼的熱處理工藝 根據(jù)相關(guān) 文獻了解到，在 755℃保溫 10min 后以 690℃等溫 35min 的熱處理工藝為 T12 鋼較優(yōu)的球化退火工藝，然后在進行 760℃淬火 +150℃的低溫回火，其工藝曲線圖如下。 邊界條件 T12 鋼熱處理過程中的邊界條件為第三類邊界條件，即要確定 T12 鋼在加熱、冷卻、各階段的環(huán)境溫度和與介質(zhì)的換熱系數(shù)。本文在劃分網(wǎng)格時在圓柱外表面進行局部加密，提高模擬的準確性。在對零件加熱或冷卻過程中，雖然初始溫度均勻，但加熱或冷去開始后，零件內(nèi)部溫度分布差異比較大，除此外熱傳導(dǎo)系數(shù)、換熱系數(shù)、密度等熱物性參數(shù)隨時間的變化而改變，因而在模擬過程中易形成數(shù)據(jù)震蕩。根據(jù)模型的對稱性原理，對于直徑為 216。 材料成分 本文選用 T12 鋼圓柱體為熱處理試樣，所選試樣成分如下表 所示： 表 T12 鋼的化學(xué)成分 ％ C Si Mn S P ~ ≤ ≤ ≤ ≤ 臨界轉(zhuǎn)變點 文中研究所采用 T12 鋼臨界轉(zhuǎn)變溫度如表 32 所示。 本章小結(jié) 本章以傳熱學(xué)和有限元理論為 基礎(chǔ)，描述了二維瞬態(tài)溫度場的有限元方程的建立過程及非線性溫度場的求解過程，同時也介紹了初始條件、邊界條件、相變潛熱、熱物性參數(shù)的選擇，這些是利用 ANSYS 軟件模擬溫度場的理論基礎(chǔ)。對于瞬態(tài)問題的溫度場，我們一般采用局部網(wǎng)格加密化法來解決這一問題。)(T CTWTKHSn ?????太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 在本文中由于相變潛熱的釋放對溫度場的影響很小，所以忽略不考慮。根據(jù)經(jīng)驗，鋼在加熱或冷卻過程中會伴隨相變潛熱的釋放或吸收，因此會對工件的溫度場分布產(chǎn)生影響。本文通過查閱相關(guān)論文和《實用熱物性質(zhì)手冊》獲得的。在熱處理中各節(jié)點一般不是單一的組織，這種情況下就需要根據(jù)不同溫度、不同組織的含量計算此節(jié)點某一時刻的熱物性參數(shù)。在本文熱處理加熱和冷卻過程中，在鋼件表面和介質(zhì)是通過熱對流來傳遞熱量，它屬于第三類邊界條件，其公式如下： 式中 ， WT 表示工件表面溫度 CT 表示與工件表面接觸的流體溫度 KH 表示對流換熱系數(shù) 熱物性參數(shù)的選擇 熱物性參數(shù)主要是指導(dǎo)熱系數(shù) ? 、密度 ? 和定壓比熱 PC 。在本文的熱處理加熱或冷卻過程中定為均勻溫度場，即某一確定溫度 。 初始條件 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 上面軸對稱傳熱溫度場微分控制方程是泛定方程，為了獲得定解，需要給出微分方程的邊界條件及初值條件?？紤]到工件為圓柱體，為了方便簡化，采用圓柱體的半個截 面來進行研究。在熱處理加熱或冷卻過程中，工件內(nèi)部的熱量是以熱傳導(dǎo)方式傳遞的，工件表面主要是通過介質(zhì)與鋼件表面的熱對流傳遞熱量。非穩(wěn)態(tài)溫度場內(nèi)各點的溫度隨時間的變化而改變， 它是坐標與時間的函數(shù)。溫度場分為穩(wěn)態(tài)溫度場與非穩(wěn)態(tài)溫度場。為了保證溫度場數(shù)值模擬的準確性，在溫度場計算模型中必須考慮初始條件、邊界條件、材料熱物性參數(shù)非線性等因素對溫度場模擬的影響。 本章小結(jié) 本章對研究本課題的意義、碳素工具鋼、熱處理和數(shù)值模擬技術(shù)進行了綜述，詳細介紹本文使用的熱處理軟件 ANSYS 熱分析模塊，并確定本文的研究內(nèi)容。 3) 建立 T12 鋼二維溫度場有限元模型，并在模型中考慮了材料非線性的影響。本文主要進行以下幾方面工作： 1) 根據(jù)傳熱學(xué) 和能量守恒定律等 基本原理 ,建立了 軸對稱 溫度場的微分方程 ，并對初始條件和邊界太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 條件進行了分析。在熱處理過程中溫度是基本的參數(shù)，它對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和尺寸有著重要的影響，因此在設(shè)計和加工過程中要 充分考慮溫度這個因素。 ③ 后處理查看分析結(jié)果：對結(jié)果進行分析檢驗。 5 ） 熱分析操作的流程 ① 創(chuàng)建有限元模型：包括創(chuàng)建或讀入幾何模型、定義材料屬性和劃分網(wǎng)格生成單元節(jié)點。