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如何通过DANTE热处理仿真优化工艺控制曲轴变形量

2023-08-11 753

一、客户需求
汽车发动机曲轴在热处理时常会出现变形,随着曲轴长度的增加,淬火后曲轴的变形越来越难控制,主轴轴颈和连杆轴颈经常会出现跳动超差。常温压力校直和热压力校直的方法虽然可以减小跳动量,但同时也会对曲轴的结构强度和使用寿命产生影响。

使用Dante热处理软件进行模拟仿真,通过对感应淬火温度场的计算分析,可以得到感应淬火过程中的温度分布情况、奥氏体转变过程、淬火后的马氏体体积分数、硬化层厚度等结果。通过预测感应淬火过程中轮轴的最终应力状态和整体尺寸变化,对曲轴淬火后的跳动尺寸进行预测,改进工艺参数,提高产品质量。

二、分析说明
建立曲轴有限元模型的同时,需要模拟电感器在加工中的热源功率密度,并将数据作为功率密度随时间的变化值输入Dante软件,为运行热力模型提供数据。

在Dante中输入以上过程参数来建立热力模型和应力模型,分析改变热处理工艺过程后模型的应力分布差异及整体位移情况对比。这里以两工序类型为例,两种类型使用同一电磁感应器,但工序中共七工步各自拥有其独立的顺序,电磁加热初始位置等,在Dante计算并输出结果:

四、分析结果,确定工序
经过Dante计算后可知,不同工步下的热处理工艺对整体变形有显著影响。这里展示的两工步,各自电磁感应器初始位置不同,对工件应力水平的影响也不同,工序二的形变明显低于工序一,通过更多的工艺排布,找到变形最小的排布方式,可以最大程度地提升制件尺寸精度。
同时,在排布设计阶段中,将七工步实际实验所需的大量试样使用仿真来完成,可以有效降低企业前期实验成本,使得工艺设计阶段有理可依的同时更加高效。

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