本文由GeonX研究工程师adish Majumdar和GeonX首席执行官兼创始人Laurent D 'Alvise撰写。由GeonX开发的Virfac®是一种用于模拟焊接、增材制造、加工、热处理和抗损伤性能的工具，可通过Altair合作伙伴联盟获得。bob游戏下载大全

有几种技术用于对大型钢零件进行表面硬化，其中最流行的是感应硬化。感应硬化是一个非常快速的过程，允许精确控制硬化深度，并使表面清洁和光滑。提前模拟这个过程有助于克服一些挑战，并在生产过程中节省时间和金钱。这些挑战包括由于温度分布不合理、变形和残余应力“热点”而导致的意外硬化深度，这都可能导致生产前试验次数的增加。Virfac®-由GeonX开发的虚拟工厂，可以轻松设置和模拟整个制造链，以优化感应硬化过程中涉及的参数。这种模拟结果更高的质量和更持久的产品。

本文介绍了伪造曲轴上表面硬化热处理的模拟结果。完成表面硬化以增加曲轴的疲劳性和使用寿命，其连续经历循环载荷。该处理包括加热杂志的诱导至高于奥氏体化温度，然后在搅拌水浴中淬灭，从而在表面上形成一层马氏体。

该模拟在热，冶金和机械现象之间实现了强的耦合，并预测淬火工件中的扭曲和残余应力。考虑到冶金相转化是至关重要的，以表示通过表面热处理产生的材料性质的梯度。

C在virfac®和jmag之间享受

利用Virfac进行了仿真®利用JSOL公司开发的磁感应专用软件JMAG模拟了磁感应引起的温升。然后在耦合模拟中使用这些温度。曲轴几何形状的大小和复杂性导致网格包含100万个节点和600万个元素。仿真是在高性能计算(HPC)设施上使用有限元求解器Morfeo进行的。

结果与验证

在轴颈中诱导的电流将材料加热在表面附近的薄层中。这种薄层超越奥氏体化温度，从初始铁氧体 - 珠光体 - 贝氏体相转化为奥氏体。

在淬火过程之后，耐奥氏体薄层转化为马氏体。相变伴随着体积的变化，因为密度以及奥氏体，铁素体 - 珠光体 - 贝氏体和马氏体的热膨胀系数都不同。除了该体积的变化外，还有一种转化诱导可塑性，将一些塑料株引入材料中。所有这些现象导致日志中的扭曲和残余应力，并通过模拟预测

概括

这证明了Virfac®的能力从使用JMAG进行的电磁感应模拟导入结果，然后模拟以下热处理过程。

使用JMAG计算由磁性沟槽轴颈引起的电流产生的温度场。计算出的温度场在Virfac®中用于热冶金 - 机械模拟中，得到相位级分和由加热产生的失真和随后的淬火步骤。将Virfac®预测的残余应力分布与感应硬化后获得的典型应力分布进行了比较，并且观察到非常好的对应。通过该模拟，优化工艺参数以获得所需的硬化深度。如此，与最少量的失真量和残余应力热点相结合，导致制造部件的更长的使用寿命。

致谢

作者感谢JSOL公司的Miyachi Takahiko和Hayashi Toshihiro提供了用于电磁-热模拟的JMAG许可证。

参考

[1] P. Bristiel，“曲轴感应加热后的热磁性、冶金和机械表面硬化建模”，国立工艺美术学院，波尔图中心，2001。

[2] Grum, J.(2001)。综述了感应表面硬化和磨削后磨削条件对残余应力的影响。材料科学与工程，2019,47(6):527 - 534。