真空热处理炉温度场的有限元数值模拟

 　　真空热处理炉温度场的有限元数值模拟

　　提出了一个描述真空热处理炉温度场的非线性有限元模型,该模型综合考虑了辐射传热、材料热物性随温度变化等非线性因素的影响.利用有限元软件MSC.Marc对400kW立式真空热处理炉的温度场进行了模拟计算.对炉温均匀性进行了实验测量,模拟结果与实验结果吻合较好.由此提供了一种良好的真空热处理炉虚拟生产手段,为真空热处理工艺参数优化奠定了理论基础.

　　由于真空热处理具有无氧化、无脱碳、表面光洁度好、变形小、综合力学性能优异、节能、无污染和自动化程度高等一系列突出优点,所以当今大量的工件都使用真空热处理炉进行热处理。传统的真空热处理工艺参数的选取和设备设计都采用实验法和经验公式进行计算得出,它具有成本高、工艺周期长等缺点。利用数值模拟的方法再现生产过程、优化工艺参数具有显著的优越性。近年来上海交通大学潘健生、大连理工大学张立文等人在热处理过程数值模拟方面都作了大量工作,应用于生产实践并取得显著的经济效益。但在建立真空热处理炉有限元模型,模拟真空热处理过程方面还未见文献报道。本文提出了一个真空热处理炉的非线性有限元模型,考虑了辐射传热的非线性、材料热物性随温度变化等因素的影响,以通用有限元软件MSC.Marc为基础,模拟计算了400kW大型立式真空热处理炉的温度场,并进行了实验验证。为真空热处理炉的优化设计和真空热处理工艺参数的优化选取提供了新的方法和途径。