真空熱處理爐溫度場的有限元數(shù)值模擬

 　　真空熱處理爐溫度場的有限元數(shù)值模擬

　　提出了一個描述真空熱處理爐溫度場的非線性有限元模型,該模型綜合考慮了輻射傳熱、材料熱物性隨溫度變化等非線性因素的影響.利用有限元軟件MSC.Marc對400kW立式真空熱處理爐的溫度場進行了模擬計算.對爐溫均勻性進行了實驗測量,模擬結(jié)果與實驗結(jié)果吻合較好.由此提供了一種良好的真空熱處理爐虛擬生產(chǎn)手段,為真空熱處理工藝參數(shù)優(yōu)化奠定了理論基礎(chǔ).

　　由于真空熱處理具有無氧化、無脫碳、表面光潔度好、變形小、綜合力學性能優(yōu)異、節(jié)能、無污染和自動化程度高等一系列突出優(yōu)點,所以當今大量的工件都使用真空熱處理爐進行熱處理。傳統(tǒng)的真空熱處理工藝參數(shù)的選取和設(shè)備設(shè)計都采用實驗法和經(jīng)驗公式進行計算得出,它具有成本高、工藝周期長等缺點。利用數(shù)值模擬的方法再現(xiàn)生產(chǎn)過程、優(yōu)化工藝參數(shù)具有顯著的優(yōu)越性。近年來上海交通大學潘健生、大連理工大學張立文等人在熱處理過程數(shù)值模擬方面都作了大量工作,應(yīng)用于生產(chǎn)實踐并取得顯著的經(jīng)濟效益。但在建立真空熱處理爐有限元模型,模擬真空熱處理過程方面還未見文獻報道。本文提出了一個真空熱處理爐的非線性有限元模型,考慮了輻射傳熱的非線性、材料熱物性隨溫度變化等因素的影響,以通用有限元軟件MSC.Marc為基礎(chǔ),模擬計算了400kW大型立式真空熱處理爐的溫度場,并進行了實驗驗證。為真空熱處理爐的優(yōu)化設(shè)計和真空熱處理工藝參數(shù)的優(yōu)化選取提供了新的方法和途徑。