谐波减速器柔轮热处理仿真计算与分析方法技术

本发明专利技术公开的谐波减速器柔轮热处理仿真计算与分析方法，步骤

【技术实现步骤摘要】
谐波减速器柔轮热处理仿真计算与分析方法
[0001]方法领域
[0002]本专利技术属于谐波减速器柔轮热处理
，尤其涉及谐波减速器柔轮热处理仿真计算与分析方法
。

技术介绍

[0003]柔轮在热处理过程中的有限元仿真是一个多场耦合的复杂过程，温度场
、
相变场
、
应力应变场以及渗碳场多场耦合且彼此交互影响
。
其具体耦合关系如在渗碳淬火工艺过程中传热介质会使工件的温度上升或下降，当温度升高达到奥氏体相变转变点后会诱发相变，当温度下降也会引发相变如马氏体贝氏体等的产生，然而在因温度变化引起的相变之后，不同相组织之间的转变会有相变潜热的发生，从而影响工件渗碳淬火工艺中的温度场；在渗碳淬火工艺过程中温度会对工件最终的应力应变场产生影响，在工件的加热以及淬火阶段，不同的温度梯度会引发相应的热应力以及热应变，因为在产生应变的过程中会释放热量，从而应力应变场会对温度场产生影响；在渗碳淬火工艺过程中相变场会对工件最终的应力应变场产生影响，因为不同的相变组织的比热容不同，新相的形成会引起体积的变化，体积的变化会受到母相的约束而产生相变应变进而影响应力应变场，而应力应变场中应力的变化会诱发相变，从而对相变场产生影响；在渗碳淬火工艺过程中不能忽略渗碳场的影响，在渗碳工艺过程中工件的表面含碳量高，心部的含碳量低从而会产生碳浓度梯度，不同的碳浓度梯度会产生不同的硬度梯度进而对工件的性能产生影响，不同的碳浓度梯度又会对马氏体相变转变点产生影响，含碳量高导致马氏体开始转变温度点低，从而对相变场产生影响
。
因此需要仿真计算与分析方法来获取结果
。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于为了解决上述问题而提供一种谐波减速器柔轮热处理仿真计算与分析方法
。
[0005]本专利技术为提供谐波减速器柔轮热处理仿真计算与分析方法所采取的方法方案是：包括以下步骤：
[0006]步骤
S1
，柔轮热处理；
[0007]步骤
S2
，用有限元软件对柔轮进行热处理仿真计算，分析淬火回火对柔轮组织分布
、
变形及残余应力的影响；
[0008]步骤
S3
，计算分析，根据热处理工艺路线对柔轮进行淬火回火仿真计算后分析数据，具体包括如下步骤：
[0009]步骤
S(3
‑
1)
，分析热处理后硬度分布各个位置是否一致；
[0010]步骤
S(3
‑
2)
，计算分析淬火后主马氏体含量，回火后回火马氏体含量为以及淬火后残余奥氏体最大含量；
[0011]步骤
S(3
‑
3)
，柔轮热处理后因圆角处温度变化后的形变分析及高温回火后的应力分析
。
[0012]特别的，步骤
S1
中，将毛坯放入真空炉或箱式中加热淬火
、
回火后，根据需求断定是否需要补火
。
[0013]特别的，步骤
S2
中，在热处理工艺的有限元仿真中需要使用柔轮材料的热物性参数和力学性能参数
。
[0014]特别的，步骤
S3
中，为减少计算时间，对部分柔轮模型进行了单齿网格划分，通过循环对称设置可对单齿模型进行热处理计算分析
。
[0015]本专利技术具有的优点和积极效果如下：本专利技术对热处理的数值模拟，需要将热处理的多场耦合关系应用到实际的计算过程中，为热处理多场耦合数值模拟流程图，在具体的计算过程中首先对柔轮工件进行有限元网格的划分
、
施加热处理边界条件
、
计算渗碳场
、
根据相转变理论赋予微观组织初始值等，然后进行温度场计算
、
相变场计算，其中温度场的变化引起组织转变，组织转变引起相变潜热以及影响热物性参数的计算，最后计算应力应变场，其中温度场以及相变场的计算结果均对应力应变场的计算有影响，最终迭代结束，得到仿真结果
。
附图说明
[0016]图1是本专利技术热处理工艺路线图
。
[0017]图2是本专利技术热处理多场耦合数值模拟流程图
。
具体实施方式
[0018]为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路

、
特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下
。
[0019]下面结合图1对本专利技术描述：对象为谐波减速器柔轮，使用
ABAQUS/DANTE
软件进行仿真计算，经渗碳后，进行淬火回火处理
。
[0020]针对热处理的数值模拟，需要将热处理的多场耦合关系应用到实际的计算过程中
。
为热处理多场耦合数值模拟流程图，在具体的计算过程中首先对柔轮工件进行有限元网格的划分
、
施加热处理边界条件
、
计算渗碳场
、
根据相转变理论赋予微观组织初始值等，然后进行温度场计算
、
相变场计算，其中温度场的变化引起组织转变，组织转变引起相变潜热以及影响热物性参数的计算，最后计算应力应变场，其中温度场以及相变场的计算结果均对应力应变场的计算有影响，最终迭代结束，得到仿真结果
。
[0021]谐波减速器柔轮材料成分如表1所示，谐波减速器柔轮材料化学成分
(
质量分数％
)
，能谱测试数据显示，两件柔轮材料化学成分基本一致，牌号接近于国标中
40CrNiMoA。
[0022][0023]表1[0024]40CrNiMoA
是一种优良的调质钢，具有很好的淬透性，调质状态下，能在大截面上获得均匀的
、
配合良好的强度和韧性，有较高的疲劳强度和低的缺口敏感性
。
低温冲击韧性
也很高，无明显的回火脆性
。
在淬火低温回火后也有较好的综合力学性能，可作超高强度钢使用
。40CrNiMoA
钢的切削加工性能中等，冷变形塑性和焊接性能较差，一般不作焊接件使用，主要在调质状态下使用，宜于制造截面较大的零件及其他受力构件，广泛用于国内外柔轮制作
。
在热处理工艺的有限元仿真中需要使用柔轮材料的热物性参数和力学性能参数
。
主要包括密度
、
导热系数
、
比热容和热膨胀系数等
。
材料的热物性参数随着温度的变化而改变，由于密度随温度的变化较小，仿真计算取值为
7.85e
‑
6kg/mm3
，其余热物性参数如下表2及表3所示
。
[0025][0026]表2[0027][0028]表3[0029]为减少计算时间，对部分柔轮模型进行了单齿网格划分，通过循环对称设置可对单齿模型进行热处理计算分析
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
谐波减速器柔轮热处理仿真计算与分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
S1
，柔轮热处理；步骤
S2
，用有限元软件对柔轮进行热处理仿真计算，分析淬火回火对柔轮组织分布
、
变形及残余应力的影响；步骤
S3
，计算分析，根据热处理工艺路线对柔轮进行淬火回火仿真计算后分析数据，具体包括如下步骤：步骤
S(3
‑
1)
，分析热处理后硬度分布各个位置是否一致；步骤
S(3
‑
2)
，计算分析淬火后主马氏体含量，回火后回火马氏体含量为以及淬火后残余奥氏体最大含量；步骤
S(3
‑
3)
，柔轮热处理后因圆角...

【专利技术属性】
技术研发人员：周清泉，成勇，夏宇杰，资涛，李斌，欧浪，蔺伟，
申请(专利权)人：万鑫精工湖南股份有限公司，
类型：发明
国别省市：