真空熱處理爐瞬態(tài)傳熱過程的數(shù)值模擬

 　　真空熱處理爐瞬態(tài)傳熱過程的數(shù)值模擬

　　建立了一個(gè)三維真空熱處理爐的非線性有限元模型,該模型的熱源是電流通過加熱體產(chǎn)生的焦耳熱,傳熱途徑主要考慮了加熱體與內(nèi)屏蔽層間、各屏蔽層之間的非線性輻射傳熱。利用有限元軟件ANSYS對真空熱處理爐加熱過程中的瞬態(tài)溫度場進(jìn)行了模擬計(jì)算,得到了熱電偶溫度隨時(shí)間的變化曲線,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較,討論了進(jìn)一步提高計(jì)算準(zhǔn)確性的途徑。

　　真空焊接是在真空條件下對工件進(jìn)行加熱,此過程以輻射傳熱方式為主,真空加熱具有在別的介質(zhì)(大氣、可控氣氛、鹽浴)中加熱時(shí)不具備的特點(diǎn)。因?yàn)?一般的加熱實(shí)際上不能夠在廣泛的溫度范圍和普遍的條件下都完全保持金屬熾熱表面與氣氛碳勢嚴(yán)格平衡和不起任何化學(xué)反應(yīng)(氧化、脫碳、增碳、浸蝕等),而真空加熱是在極稀薄的氣氛中進(jìn)行的,避免了上述一般加熱的弊病。零件真空焊接后質(zhì)量好壞取決于真空焊接工藝參數(shù)的選擇,如加熱溫度、保溫時(shí)間和真空度等。傳統(tǒng)的研究方法是采用實(shí)驗(yàn)來探索合適的真空焊接工藝參數(shù),這種方法雖然簡單易行,但卻需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn),具有一定的盲目性,且耗費(fèi)大量的人力、物力和時(shí)間。通過數(shù)值模擬,我們可以建立真空焊接過程溫度場和真空焊接工藝參數(shù)的定量關(guān)系,并通過少量的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)證明數(shù)值模擬方法在真空焊接過程中的適用性,大量的工藝參數(shù)篩選工作就可以在計(jì)算機(jī)上完成,它能夠顯著地提高效率,降低生產(chǎn)成本。這對正確地選擇真空焊接工藝參數(shù),指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文將建立一個(gè)真空熱處理爐的三維有限元模型,并通過ANSYS軟件對其輻射傳熱熱過程進(jìn)行數(shù)值模擬。