感应加热多数用于工业金属零件表面淬火,是使工件表而产生一定的感应电流,迅速加热零件表面,再快速淬火的一种金属热处理方法。通过快速加热使待加工钢件表而达到淬火温度并迅速冷却,仅使表层淬硬为马氏体,中心仍为未淬火的原来塑性、韧性较好的退火(或正火及调质)组织。本文通过研究感应加热及淬火冷却过程中导轨温度场及热应力场的变化,指导热处理生产实践。　　 本文探讨了感应加热及数值模拟的理论基础。在电磁场理论的基础上,针对一典型圆柱形零件推导其内部磁场及涡流场的分布规律,理论上验证了集肤效应现象;介绍了常用于电磁场及温度场数值计算的方法,并对其基本原理进行简要单阐述。　　 针对特定的导轨产品,使用ANSYS中的APDL语言建立了其有限元模型,其中包括电磁场与温度场分析所用的物理环境文件,以及实现感应线圈移动加热模拟的方法。物理环境文件中包括单元的选择与设置、网格的划分、边界条件与载荷以及材料属性的设置等。模拟所用的材料属性值均为温度的变量,在ANSYS中可以通过查表法实现。　　 基于所建模型,首先对实际工况进行了电磁场及温度场计算,得到了感应加热过程中导轨温度场的分布及变化情况,并且对部分节点的温度曲线进行分析比较,得出感应加热过程中的温度变化规律,其次,在实际工况下进行了试验验证,与仿真结果误差为6.36％;再者,针对模拟结果巾存在的问题,提出了三种改进工艺参数并进行计算比较,分析得出,改进一对于提高滚道表而温度的最大值最有效:最后,对导轨的冷却过程进行瞬态温度场分析,得到了导轨冷却温度场及部分节点的冷却温度曲线。　　 基于温度场分析的结果,本文对导轨感应加热及冷却过程巾的热应力以及因此引起的变形进行了分析。热弹塑性分析中采用了ANSYS中提供的双线性随动强化塑性准则,并且材料力学特性均为随温度的变量,分析中使用LDREAD命令读取温度场分析结果并作为载荷加载到结构响应分析中;此外,估算了由于组织转变而产生的导轨变形量,并结合试验数据进行了分析。模拟计算结果对热处理工作者具有一定指导意义。