【正文】 ?? 最后，我要向百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱，評(píng)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(shí)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(jìn)一步進(jìn)行深入研究： 、時(shí)間較緊，本文沒有實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)工件進(jìn)行模擬運(yùn)算。 ，數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)際應(yīng)用 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基本一致，證明了數(shù)值模擬方法的 正確與實(shí)用性。 ，探討了如何利用 ANSYS 軟件實(shí)現(xiàn)感應(yīng)加熱磁 熱耦合場(chǎng)的數(shù)值 模擬以及對(duì)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(jì)算模型，利用 ANSYS 軟件對(duì) T12 鋼熱處理過程進(jìn)行了 模擬計(jì) 算， 討論了對(duì)工件溫度場(chǎng)形成和分布的影響規(guī)律。本文運(yùn)用已發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)溫度場(chǎng)模擬的結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，吻合較好 本文采用數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)的變化。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 結(jié) 論 本文應(yīng)用大型熱處理軟件 ANSYS 軟件，對(duì) T12 鋼分別在不同的熱處理工藝下 進(jìn)行了數(shù)值模擬。其中 86 節(jié)點(diǎn)是工件心部降溫最慢， 1 節(jié)點(diǎn)是工件的下表 面中心點(diǎn)升溫次之， 2 節(jié)點(diǎn)是下表面的邊緣降溫最快。在任意時(shí)刻工件心部的溫度高于表面溫度，這完全符合實(shí)際生產(chǎn)。由圖可以看出，在 60s 時(shí)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(chǎng)的計(jì)算機(jī)模擬可 以直觀的表達(dá)出在熱處理加熱過程中，在任意時(shí)間任意位置工件內(nèi)部的溫度隨時(shí)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(shí)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(jì) 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(diǎn)是工件心部升溫最慢， 1 節(jié)點(diǎn)是工件的下表面中心點(diǎn)升溫次之， 2 節(jié)點(diǎn)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(shí)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(shí)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(chǎng)的計(jì)算機(jī)模擬可以直觀的表達(dá)出在淬火冷卻過程中，在任意時(shí)間任意位置工件內(nèi)部的溫度隨時(shí)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(shí)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(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化，只要選取其節(jié)點(diǎn)編號(hào)就可以顯示其溫度場(chǎng)分布等值線圖。圖 可以看出各點(diǎn)溫度都隨時(shí)間的延長(zhǎng)升高，只是速率不同。隨時(shí)間的延長(zhǎng)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(shí)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(chǎng)的計(jì)算機(jī)模擬可以直觀的表達(dá)出在熱處理加熱過程中，在任意時(shí)間任意位置工件內(nèi)部的溫度隨時(shí)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(jì) 第四章 熱處理過程溫度場(chǎng)的模擬結(jié)果與分析 球化退火過程溫度場(chǎng)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(diǎn)溫度隨時(shí)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(xiàn)可知，鋼加熱到 750℃左右時(shí)，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(jì) 將進(jìn)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(shí)有利于碳化物的球化；在 690℃時(shí)，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(xiàn)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(jìn)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(shí)在圓柱外表面進(jìn)行局部加密，提高模擬的準(zhǔn)確性。在對(duì)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(shí)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(duì)稱性原理，對(duì)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(diǎn) 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(chǎng)的有限元方程的建立過程及非線性溫度場(chǎng)的求解過程，同時(shí)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(chǎng)的理論基礎(chǔ)。對(duì)于瞬態(tài)問題的溫度場(chǎng)，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(jì) 在本文中由于相變潛熱的釋放對(duì)溫度場(chǎng)的影響很小，所以忽略不考慮。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，鋼在加熱或冷卻過程中會(huì)伴隨相變潛熱的釋放或吸收，因此會(huì)對(duì)工件的溫度場(chǎng)分布產(chǎn)生影響。本文通過查閱相關(guān)論文和《實(shí)用熱物性質(zhì)手冊(cè)》獲得的。在熱處理中各節(jié)點(diǎn)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(jì)算此節(jié)點(diǎn)某一時(shí)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(duì)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(duì)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(chǎng)，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(jì) 上面軸對(duì)稱傳熱溫度場(chǎng)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(jiǎn)化，采用圓柱體的半個(gè)截 面來進(jìn)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(duì)流傳遞熱量。非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的溫度隨時(shí)間的變化而改變， 它是坐標(biāo)與時(shí)間的函數(shù)。溫度場(chǎng)分為穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)與非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)。為了保證溫度場(chǎng)數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性，在溫度場(chǎng)計(jì)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(duì)溫度場(chǎng)模擬的影響。 本章小結(jié) 本章對(duì)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(jìn)行了綜述，詳細(xì)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?jī)?nèi)容。 3) 建立 T12 鋼二維溫度場(chǎng)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(jìn)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(duì)稱 溫度場(chǎng)的微分方程 ，并對(duì)初始條件和邊界太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 條件進(jìn)行了分析。在熱處理過程中溫度是基本的參數(shù)，它對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和尺寸有著重要的影響，因此在設(shè)計(jì)和加工過程中要 充分考慮溫度這個(gè)因素。 ③ 后處理查看分析結(jié)果：對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析檢驗(yàn)。 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(diǎn)。