真空熱處理爐溫度場的有限元數值模擬

 　　真空熱處理爐溫度場的有限元數值模擬

　　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,模擬結果與實驗結果吻合較好.由此提供了一種良好的真空熱處理爐虛擬生產手段,為真空熱處理工藝參數優化奠定了理論基礎.

　　由于真空熱處理具有無氧化、無脫碳、表面光潔度好、變形小、綜合力學性能優異、節能、無污染和自動化程度高等一系列突出優點,所以當今大量的工件都使用真空熱處理爐進行熱處理。傳統的真空熱處理工藝參數的選取和設備設計都采用實驗法和經驗公式進行計算得出,它具有成本高、工藝周期長等缺點。利用數值模擬的方法再現生產過程、優化工藝參數具有顯著的優越性。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值模擬方面都作了大量工作,應用于生產實踐并取得顯著的經濟效益。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,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化設計和真空熱處理工藝參數的優化選取提供了新的方法和途徑。