1、1西安航空职业学院毕业论文基于 Sysweld 衬套淬火数值模拟分析姓 名： 专 业： 航空电子 班 级： 完成日期： 指导教师: 2摘要：本文针对薄壁类零件衬套，采用 Visual-Mesh 网格划分软件，建立了三维模型有限元网格，应用Sysweld 热处理仿真软件，对其淬火过程进行了模拟，获得了温度场、组织场、淬火过程变形等，并对模拟结果进行分析验证。关键词：Sysweld；模拟仿真；淬火；变形 1 引言近年来，随着数字化技术在世界范围的发展，国际上“数字材料”技术、 “数值材料”技术、 “虚拟材料”技术和“虚拟热处理”技术已经迅速走进材料热处理行业，将材料微观组织结构的演化同热处理工艺流
2、程联系起来，预测热处理后的材料性能和工件变形程度，可以有效提升工件的热处理质量，创新热处理工艺。目前公司引进了 Sysweld 热处理仿真分析软件，该软件可以对热处理过程进行模拟，通过分析模拟结果可以优化热处理工艺过程，改善产品质量。本文针对衬套，采用 Sysweld 热处理仿真分析软件及 Visual-Mesh 网格划分软件进行了模拟仿真，对热处理淬火变形、温度场、组织场等分布情况进行了仿真验证。2 模拟计算2.1 模型的建立本次所选的衬套属于薄壁类零件，热处理过程中极易变形，这种无规律的变形会使加工工艺复杂，制造难度加大。首先对该零件进行网格划分，网格划分直接影响着计算的精度与效率，网格划
3、分越细，计算精度越高，但耗时越长，网格划分越疏，计算速度越快，但精度较低。考虑到热处理淬火工艺热交换在表面较为剧烈，对零件淬火表面网格进行分层细化，共分为四层，总厚度为 1mm,每层厚度 0.25mm,而心部网格划分较疏，划分后的网格如图 1 所示，该模型由 145954 个网格单元组成。3图 1 三维模型的有限元网格划分2.2 边界条件的设定实际生产中，需要将衬套放在淬火架上，淬火时用吊具将其放入淬火介质中进行淬火，对其力学边界条件做相应的简化，装夹时可抽象为三点最小自由约束。淬火工艺过程的参数主要是温度、时间。结合热处理工艺规程要求，选择淬火温度为840，加热时间为 3600s,淬火时间为
4、 1200s，淬火介质为油，淬火介质温度为 20，淬火时将零件整体浸入油中进行淬火。3 结果及分析3.1 淬火后温度场结果分析对仿真模拟后的温度场分布情况进行分析，获得了温度场的分布情形如图 2、图 3、图4 所示。4图 2 淬火 10s 时的温度场分布图 3 淬火 829s 时的温度场分布5图 4 淬火 1014s 时的温度场分布通过温度场可以看出，模型的温度随着淬火的进行迅速降低，整个温度场的形态也不断发生变化，模型的上下边缘及小孔周围较其他部位部温度下降更加迅速，当淬火时间延长至 1014s 时，零件整体温度已经下降到 20，说明零件至少需要 1014s 才能完成淬火过程。3.2 淬火后
5、变形分析对淬火过程中的变形情况进行模拟仿真，获得了淬火后的变形分布图如图 5、图 6 所示。6图 5 淬火后变形分布图对淬火后变形情况进行分析，从图中可以看出，衬套经 1200s 淬火后变形最大位置出现在衬套上部最顶端，最大变形量 0.12mm。3.3 淬火后组织场结果分析对零件热处理淬火后组织场分布进行了模拟计算，如图 6、图 7 所示。7图 6 铁素体相分布图图 7 马氏体相分布图通过分析可以看出，衬套经淬火后组织转变已全部完成，其中基体铁素体含量很少，8主要由淬火马氏体组成。4 结论（1）模型温度随着淬火的进行迅速降低，衬套模型上下边缘及小孔周围降温速度明显大于其他部位的降温速度，整个温度场的形态随着温度的下降不断的变化。（2）从变形云图可以看出，衬套淬火后变形最大位置出现在衬套上部最顶端，最大变形量 0.12mm。（3）通过对组织转变的模拟仿真，得出衬套经淬火后基体组织中铁素体含量很少，主要为淬火马氏体组织。致 谢感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我很多素材，还在论文的撰写和排版过程中提供热情的帮助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正!
