等離子弧表面淬火熱源參數(shù)計(jì)算及工藝參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、本文利用現(xiàn)有的等離子弧理論建立了高斯熱源參數(shù)的算法并通過計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對等離子弧表面淬火的溫度場進(jìn)行了模擬，再結(jié)合實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證了算法的正確性，在此基礎(chǔ)上研究了工藝參數(shù)對淬硬層深度和寬度的影響規(guī)律。
　　基于通道模型理論和Maecker線性化方法計(jì)算出了給定等離子弧發(fā)生器通道直徑下的伏安特性，結(jié)合等離子弧表面淬火的工藝過程從理論上建立了高斯熱源分布曲線形狀系數(shù)k的算法，并給出了相應(yīng)的算法主程序。利用該算法計(jì)算出了給定電流下的熱流密

2、度分布，通過ANSYS軟件對計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了相應(yīng)的淬硬層深度和寬度。將模擬的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行比對，在誤差允許范圍內(nèi)，兩者吻合的很好，由此證明了該算法的正確性。
　　重點(diǎn)研究分析了淬硬層深度和寬度隨不同工藝參數(shù)（弧電流、等離子弧發(fā)生器通道直徑、等離子弧發(fā)生器通道長度、熱源移動速度）變化而變化的規(guī)律。改變工藝參數(shù)（包括單一的工藝參數(shù)變化和兩個(gè)工藝參數(shù)的組合變化）使其按照一定的規(guī)律變化，利用已建立的算法計(jì)算各工藝參數(shù)

3、下的k值和弧柱中心熱流密度值，從而得到熱流密度分布。再通過ANSYS軟件模擬預(yù)測相應(yīng)的淬硬層深度和寬度，提取模擬值繪制成曲線并將其擬合成恰當(dāng)?shù)暮瘮?shù)關(guān)系式。
　　結(jié)果表明淬硬層深度和寬度隨著弧電流和等離子弧發(fā)生器通道長度的增大而增大，隨著等離子弧發(fā)生器通道直徑和熱源移動速度的增大而減小。且這些工藝參數(shù)都存在有效的作用區(qū)間，區(qū)間之外的取值，要么使工件淬不上火，要么使工件表面熔化，從而達(dá)不到預(yù)期的淬硬效果。各工藝參數(shù)下擬合出的函數(shù)關(guān)系式