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1、Deform-3d热处理模拟操作热处理工艺在机械制造中占有十分重要的地位。随着机械制造现代化和热处理质 量管理现代化的发展，对热处理工艺提出了更高的要求。热处理工艺过程由于受 到加热方式、冷却方式、加热温度、冷却温度、加热时间、冷却时间等影响，金 属内部的组织也会发生不同的变化，因此是个十分复杂的过程，同时工艺参数的 差异，也会造成热处理加工对象硬度过高过低、硬度不均匀等现象。Deform-3d 软件提供一种热处理模拟模块，可以帮助热处理工艺员，通过有限元数值模拟来 获得正确的热处理参数，从而来指导热处理生产实际。减少批量报废的质量事故 发生。热处理模拟，涉及到热应力变形、热扩散和相变等方面，
2、因此计算很复杂，软件 采用牛顿迭代法，即牛顿-拉夫逊法进行求解。它是牛顿在17世纪提出的一种在 实数域和复数域上近似求解方程的方法。多数方程不存在求根公式，因此求精确 根非常困难，甚至不可能，从而寻找方程的近似根就显得特别重要。方法使用函 数f(x)的泰勒级数的前面几项来寻找方程f (x) = 0的根。牛顿迭代法是求方程 根的重要方法之一，其最大优点是在方程f (x) = 0的单根附近具有平方收敛， 而且该法还可以用来求方程的重根、复根等。但由于目前Deform-3d软件的材料库只带有45钢、15NiCrl3和GCrl5等三种材 料模型，而且受到相变模型的局限，因此只能做淬火和渗碳淬火分析，更
3、多分析 需要进行二次开发。本例以45钢热处理淬火工艺的模拟过程为例，通过应用Deform-3d热处理模块， 让读者基本了解热处理工艺过程有限元模拟的基本方法与步骤。1、问题设置点击“文档(File)或“新问题(New problem)，创建新问题。在弹出的图框 中，选择“热处理导向(heat treatment wizard)，见图1。甲 tj-abfwvi S-vtiupPreslw :iC FeranC Petim ltEC叽etH啡钮C Rvirifl birLtuSr Os* t:r-*KGffEriAtSK.i assArs广 Ihapv rLL lnill ICt*图 22 工艺程
4、序设置9、模拟控制设置模拟控制对话框见图23。按默认好的步数定义为“自动”每步温度变化为 “5”，每步时间最大最小为“0.001”和“ 10”，步数增量为“ 10”。附加边界条 件中由于没有考虑对称设置，因此栏目保存空白，见图23。在固定节点边界条 件设置中，选择点击“自动设置（uto）”，这时会出现固定节点边界条件已添加 的回答，点击“0K”、完成固定节点边界条件设置，见图24。然后再点击“Finish”， 出现图25的回答，大意是数据库、关键文件等已成功创建，请退出并回到主窗 口进行模拟运行。图 23 模拟控制图 24 固定节点边界条件已经添加提示图25 创建数据库文件已经成功提示（to
5、be continued）10、模拟和后处理在主窗口课题目录（Directory）中，选择需要模拟的文件，然后在模拟器 （Simula to r）栏目中，点击运行（Run）,开始模拟。模拟进行状况可以从信息 （Message ）窗口观察到。图26 模拟运行模拟达到指定的步数或时间后模拟停止，这时点击退出图标，退出模拟。再次打 开主窗口，在目录栏中选中课题，然后在后处理器中点击“Deform-3d Pos t”进 入后处理窗口。热处理模拟的后处理窗口应包括以下内容：（1）图形显示窗口（2）步数选择和动画播放器（3）图形状态选择按钮 ）图形位置控制按钮4 （5）状态变量选择与分析按钮 热处理模拟的
6、后处理分析：1、加热和冷却过程动画播放 为了播放加热和冷却过程的动画，应先在状态变量选择菜单内，选择温度（Tempera ture），然后再点击播放器，在显示窗口观察加热和冷却的变化过程。 见图27。图27 加热和冷却过程模拟2、加热和冷却温度分布均匀度分析1）剖切零件为了分析温度分布均匀度，需要将工件剖切。可以应用剖切（Slicing ）分析工 具，将对话框中的模式选为“IPoint+Normal”，在输入栏内，将P行的X坐标值 修改成“1”，点击“0K”完成零件的剖切。* 如果要尽可能在圆柱体的中心位置进行剖切，就需要进行中心点的坐标。默认 的P点Y、Z轴的坐标为“0”，因此只要计算X轴的
7、坐标点就可以了，一种方法 采用拉动图标下方的滑标，大致放在中间位置即可。要精确定位，需要通过计算， 可以根据滑尺两端的数字相加后除2 。剖切设置28图图29 剖切后的零件2）定点跟踪设置点击“定点跟踪分析”（Point tracking）按钮，弹出的对话框见图30。iP&m TrjcFi 凹hLb-p图30定点跟踪设置对话框沿工件剖面的对角线选择几个点，如图31的Pl、P2、P3。5Mp 4专图31 选择跟踪点这时，在定点跟踪设置对话框内自动会出现点的坐标位置，见图32。点击 ”完成跟踪设置。Finish”和“NextJn* TimlurEifbM gvknlo.Ok图32 定点跟踪设置3）温度均匀度分析即会显示温度的定点跟踪曲线，见图在状态变量菜单中选择温度，在窗口Moaaa対tan殛Q.COQ 214fl蕾雀垂也殆 肝刃 0570 U7f9Point TrackingTerweratjne (C)图 33 温度的定点跟踪曲线 从曲线中可以分析，三个点的温度基本是一致的，这是由于工件尺寸较小，加热 保温时间充足造成的。图34显示的是较大尺寸工件的定点跟踪曲线，三个点的温度明显产生差别。图 35为较大工件的温度均匀度定点跟踪曲线，图36显示的
