兩種表面熱處理條件下溫度場和應力場的模擬研究.pdf

1、　　表面熱處理是對金屬材料表面通過加熱和冷卻的方式改變其力學性能的熱處理工藝。主要分為表面淬火和化學熱處理兩大類。作為一種典型的表面熱處理工藝，激光加熱表面淬火和氣體滲碳廣泛應用于各種機械制造部門。
　　本文以激光加熱表面淬火和滲碳為例，對表面熱處理過程溫度場和應力場進行數(shù)值模擬，并將模擬結果與實驗結果進行對比。本文簡述了有限元分析思想及 ANSYS 軟件，通過間接法先進行溫度場分析，再在結構分析中讀入溫度場分析所得節(jié)點溫度值

2、，并將其作為體載荷施加，進行應力應變分析。在激光加熱表面淬火模擬過程中，針對 Q235 鋼板表面激光掃描變形問題，模擬激光掃描鋼板表面溫度場和應力應變場。在滲碳模擬過程中，對 20 鋼表面滲碳溫度場及應力場進行數(shù)值模擬，得到滲碳過程溫度分布特征及應力分布規(guī)律，并分析它們對滲碳過程的影響。由于使用 ANSYS 進行表面熱處理相關工藝設計效率高且成本低，因此在生產和研究中有著廣泛的應用前景。
　　激光表面淬火過程模擬結果表明：隨激

3、光功率的增大，金屬表面最高溫度也增加。在應力場模擬中，隨溫度的升高，最大應力也增加，最大應力分布在與激光掃描線對應的背面約束處。實驗測得，隨激光掃描功率的增加，鋼板的變形量呈現(xiàn)出增大的趨勢，且實驗值0.90mm、0.86mm和0.98mm與模擬值0.86mm、0.97mm和1.09mm基本吻合。表明選擇的數(shù)學模型合理，模擬手段比較可靠。滲碳模擬結果表明：根據(jù)溫度場模擬結果，將任意時刻的節(jié)點溫度，帶入公式計算出該時刻的滲層深度，本文算出滲