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《中国科学技术大学》 2011年
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等离子弧表面淬火过程的温度场数值模拟

金珍  
【摘要】:等离子弧表面淬火过程中工件的加热和冷却速度都极为快速,很难用实验的方法直接测得其瞬时的温度场分布,也很难对影响温度场分布和相变硬化层分布的诸多因素做出精确的解析分析。随着计算机技术的发展,借助于先进的计算机技术,通过计算机数值模拟分析淬火过程中的温度场分布,且最后通过相关的实验验证模拟结果的可靠性,在此基础上,进一步研究诸影响因素的作用,是一条可行的并节约成本的方法。 本文以等离子弧表面淬火的导热微分方程为控制方程,考虑了与实际近乎一致的初始条件和边界条件,在ANSYS环境下,建了以立高斯热源为热源模型的三维等离子弧表面淬火有限元模型,模拟了整个等离子弧表面淬火过程中的瞬态温度场变化过程,且通过与实验数据结果对比,验证了该模型的正确性。 对于等离子弧表面淬火过程有限元模型,重点分析了材料物性参数随温度的变化和相变潜热对温度场模拟精度的影响。结果表明在等离子弧表面淬火温度场的模拟中,选择常物性参数模拟计算时误差很大,同时相变潜热的影响也是不可忽略的。与实验数据比较发现,模拟中如果考虑材料物性参数随温度变化和相变潜热的影响,模拟得到的淬硬层分布形状及尺寸与实际基本一致。 利用考虑了相变潜热和物性参数随温度变化的模型,在ANSYS中分析了电弧功率、工件预热、等离子弧热源扫描速度、喷嘴孔径、冷却条件各种工艺参数对等离子弧表面淬火热处理效果的影响,据此可优化实际淬火工艺参数。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG156.3

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 龚玉霞;曲轴电磁感应淬火残余应力模拟及其对圆角应力影响的研究[D];中北大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
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【共引文献】
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1 杨秀芝;低合金高强钢双丝焊热过程数值模拟及接头组织转变行为研究[D];华中科技大学;2010年
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【同被引文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前8条
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【二级引证文献】
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1 张云鹭;感应热处理工艺数值分析与快速奥氏体化动力学研究[D];上海交通大学;2013年
【二级参考文献】
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