随着科技的发展,对制造业提出了越来越高的要求,热处理作为保证制造业产品内在质量的重要环节也得到普遍的重视,而感应淬火是一种被广泛采用的热处理方法,随着对其工艺与精度要求的不断提高。对感应淬火进行数值模拟就显得更加重要,通过数值模拟不但能反映工件内部电磁场,涡流场和温度场的变化规律,而且对于减少试验成本,提供感应器设计的指导原则和改进工艺参数具有实际指导意义。本文以电磁场和温度场有限元分析为基础,建立了轴对称有限元分析模型,运用通用有限元分析软件ANSYS的耦合计算流程,对实际的工件感应淬火过程进行仿真。仿真结果与实验曲线相吻合,说明仿真模型的有效性。首先,根据感应淬火过程中包含多种介质(工件、感应线圈、空气)和多种场(电磁场、温度场)的特点,比较各种数值模拟方法的优劣,选择有限元方法对感应淬火加热过程进行模拟。在建立数学模型的过程中,将电磁场和温度场分开建模,充分考虑分析对象轴对称的特点,将模型进行简化,以减少计算量。在电磁场建模过程中,重点考虑了势函数的选择问题;在温度场建模过程中,主要分析了各种热传递方式对于暂态热分析的影响。在对有限元法形成的代数方程组的解算方法选择中,采用了预处理共轭梯度法,在很大程度上减少了计算量,降低对计算机内存的要求。其次,利用有限元分析软件ANSYS,对谐性电磁场和瞬态温度场进行耦合计算。结合试验数据,对于轴对称工件和槽口类零件感应淬火过程进行了仿真试验,试验结果与理论分析和实际测量结果基本一致。最后,以Visual C++ 6.0为平台,将ANSYS软件进行后台封装,通过参数输入界面,将感应淬火过程中的参数输入模型,调用ANSYS软件进行有限元分析计算,得到温度分布结果。能使不熟悉有限元方法的工程技术人员可以利用该软件指导感应器设计和电源参数选择。