Deform-3d热处理模拟操作

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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

2、面，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、15NiCr13和GCr15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，更多分

3、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”（Newproblem），创建新问题。在弹出的图框中，选择“热处理导向”(heattreatmentwizard)，见图1。图1 设置新问题2、初始化设置完成问题设置后，进入前处理设置界面。首先修改公英制，将默认的英制（English）修改成公制（SI），同时选中“形变”（Deformation）、“扩散”(Diffusion)和“相变”(Phasetransforma

4、tion)，见图2。图2 初始化设置3、输入几何体在工件几何体输入对话框内，选择从数据库或关键文件夹（Importfromageometry,.KeyorDBfile）中输入，见图3。输入的文件必须是STL格式的，见图4。                        图3 输入几何体图4 选择几何体文件4、网格划分工件输入后，可以进行网格划分。这里取网格数8000；表面网格结构(Structuredsurfacemesh)中，层的数量取1；层厚度(Layerthickness)为0.005；厚度模式(Thicknessmode)取与外形尺寸成比例（Ratiotooveral

5、ldimension），见图5。*其实层厚度是默认好的，点击图标，就会显示默认的数据，然后点击“OK”，完成设置，见图6。网格生成后的工件三维图形见图7。图5 网格划分图6 层厚度设置图7 网格生成后的工件三维图形 5、材料设置1）选择从数据库或关键文件夹（Importfrom.DBor.KEYfiles）中输入，见图8。由于数据库和关键文件夹尚未建立，因此在选择从数据库或关键文件夹选项后，不要直接点下一步，而是点击高级（Advanced）,这时会弹出材料设置对话框，见图9。 图8 材料输入图9 材料设置2）在材料设置对话框中点击从材料库中加载（Loadfromlib.）。并

6、在弹出的对话框中选择“Steel”,“AISI-1045_HeatTreatment”,类似国产45钢，并加载，见图10。加载后，材料列表中会显示材料型号以及相变名称，这里显示的是45号钢以及奥氏体、珠光体和马氏体，见图11。 图10 选择钢号图11 加载后的材料列表3）输出材料保存到关键文件夹。点击输出（Export），在关键文件夹中选择材料并保存，见图12。图12 保存到关键文件夹4）打开保存到关键文档中的材料并加载，完成材料的设置，见图13。图13 完成材料设置(tobecontinued)6、工件初始化设置在工件初始化对话框中，将温度(Temperature)、原子(

7、Atom)、相体积分数(Phasevolumefraction)均选择为均匀（Uniform）。并将温度设置为“20”；原子为“0.44”；将马氏体(Martensite)的体积分数设置为“1”，见图14。*原子百分比设置这里指含碳量。可以从材料性能表中的描述（Description）一栏中查到，见图10。图14初始化设置7、介质的详细设置介质设置的界面见图15，这里的介质主要有加热炉和水。图15介质设置界面1）加热炉设置：点击“加号”，在弹入的框中用英语填写“HeatingFurnace”，然后点击“