[发明专利]一种连续感应淬火淬硬层深度的预测方法

摘要

本发明公开了一种连续感应淬火淬硬层深度的预测方法，利用有限元分析软件ANSYS按照下述步骤进行：确定工件的感应淬火条件；通过APDL语言编写程序完成对工件的建模，根据实际工况施加载荷及边界约束条件，求解得出连续感应淬火工件在经过感应器不同时刻的温度场；再根据温度场分布判断淬硬层深度，并用Maynier组织预测模型和硬度公式进行验证。本发明可以根据实际工件类型和设备参数来修改模型及约束条件，可大大减少工件连续感应淬火试验工作量，提高分析效率，降低生产测试成本。

主权项

1.一种连续感应淬火淬硬层深度的预测方法，其特征在于，其方法是利用有限元分析软件ANSYS按照以下步骤进行：步骤一：确定实际工件的淬火条件，所述淬火条件至少包括：连续感应淬火工艺参数、工件及感应器的尺寸与材质、环境温度和冷却条件；步骤二：在有限元分析软件ANSYS中通过APDL语言编写程序完成对实际工件的建模，定义相关单元，为不同的单元分配属性，划分有限元网格，并根据实际连续感应淬火的工况施加载荷及边界约束条件；步骤三：采用物理环境法对电磁场和热场建立不同的物理环境，在加热和冷却阶段为单元分配不同的属性进行电磁热双向耦合计算；步骤四：求解得出连续感应淬火工件在经过感应器不同时刻的温度场，根据温度场分布判断淬硬层深度；步骤五：根据不同工件深度处的冷速利用Maynier组织预测模型及硬度公式求出其对应的组织及硬度值，以设定的硬度为判断基准得出最终判断淬硬层深度的时刻；根据步骤四的计算结果完成对工件经过感应器不同时刻对应区域温度的计算，由计算结果导出工件感应淬火区域不同位置处在三个关键时刻，即感应加热结束时刻、喷水开始时刻和喷水结束时刻的径向温度分布曲线；步骤六：选用不同的感应加热工艺参数再次按照步骤一至步骤五进行耦合分析，得出不同连续感应淬火工艺参数对工件淬硬层深度的影响；求解工件对称轴上不同深度处的冷速，根据Maynier组织预测模型及硬度公式拟合出的硬度与工件对称轴在三个时刻的径向温度分布曲线进行对比得出以喷水开始时刻对应深度来预测连续感应淬火淬硬层深度是可行的，即可判断出工件完全淬硬层深度为1.80mm、有效淬硬层深度为2.62mm及淬硬层深度为3.34mm。