真空低压渗碳工艺数值模拟研究

来源 :第十一届中国热处理活动周 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kangta98
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  真空低压渗碳是世界最先进的热处理手段之一,也是近年发展较快的热处理新技术.与传统渗碳方法相比,真空渗碳可精确控制碳含量,使渗碳产品具有更好的渗层均匀性和表面质量,且具有节能环保等优点,被广泛应用于汽车、机械、航空航天等领域.但真空低压渗碳主要存在一些重要参数不能直接测定的问题,需要依靠精确的工艺模拟软件来计算渗碳工艺.近年来,计算机模拟技术开始用于真空低压渗碳过程的研究.IPSEN公司提出了碳通量控制概念、ECM提出了富化率控制概念来通过第二类边界条件来控制,日本公司开始采用第三类边界条件来进行闭环控制.我国目前主要的精密制造主要使用进口设备进行生产,国产设备不能提供所要生产产品的工艺,限制了国内设备的发展.我国在真空渗碳领域技术相对落后,生产工艺的制定主要依靠经验来完成,且国内制造商和研究机构目前还没有完整的工艺模拟软件来实现对真空渗碳的控制.渗碳层质量是制定渗碳工艺的重要参考因素,真空低压渗碳的核心是渗碳工艺,表面碳浓度和渗层碳浓度梯度是衡量渗碳性能的重要指标,工艺制度的确定也直接决定了渗碳的效率,本文通过采用MATLAB软件对真空低压渗碳工艺进行数值模拟研究,得出了不同工艺参数对碳浓度梯度和生产效率的影响规律,研究结果表明:通过真空脉冲渗碳可以有效地避免材料碳饱和导致炭黑的产生.渗碳温度由860℃提高到1010℃,渗碳所需要的总时间缩短80%以上,渗碳气体用量也减少40%,在材料允许的情况下,可以大幅提高生产效率.提高气氛浓度可以缩短渗碳阶段时间.增加扩散后碳含量,虽然总的渗碳时间会增加,但对于提高产品的整体碳浓度和降低碳浓度梯度有很大的帮助,在生产高品质产品时效果明显.
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