تحليل اجزاي محدود اعمال راهبرد كنترل توان در فرآيند سخت گرداني استحاله اي سطحي در مجاورت ناپيوستگي در عمق نمونه

The finite element analysis of applying the controlling pouer on the surface transformation hardening in the vicinity of discontinuity in the workpiece depth

اين پژوهش به تحليل اجزاي محدود فرآيند سخت گرداني استحاله اي سطحي در مجاورت ناپيوستگي در عمق نمونه به صورت حرارتي و متالورژيكي به كمك نرم افزار اجزاي محدود ABAQUS مي پردازد. به منظور پيش بيني جزء حجمي فازهاي ايجاد شده و سختي نهايي در حين سرمايش پيوسته، از يك زير روال كه به وسيله كاربر براساس مدل سينتيكي Kirkaldy تعريف گرديده است در گردش اطلاعات نرم افزار استفاده شد. افزون برآن، تاثير راهبرد كنترل توان و اعمال محيط خنك كننده در سطح ناپيوستگي بررسي گرديد. بر اساس نتايج بدست آمده، اين راهبردها كه بر مبناي كنترل توان ورودي منبع حرارتي است، امكان دستيابي به يك تاريخچه حرارتي يكنواخت تر را در سطح ميسر مي كنند. با اين وجود، با توجه به اينكه اعمال اين راهبرد، قادر به كنترل نرخ سرمايش در اطراف ناپيوستگي ها نمي باشد، استفاده از يك محيط سرد كننده با قدرتي بهينه جهت دستيابي به يك لايه يكنواخت سخت شده در عمق نمونه به همراه اين راهبردها ضروري است.

In the present research، the finite element analysis of the surface transformation hardening in the vicinity of workpiece discontinuity was performed both thermally and metallurgically using ABAQUS finite element software. In order to predict the volume fraction of the obtained phases and the hardness profile during continuous cooling stage، the appropriate user-defined subroutine based on the Kirkaldy kinetic model was employed in the data flow of the software. Besides the effects of different controlling strategies and the application of a quenching medium at the discontinuity surface was investigated. Based on the obtained results، these strategies which are based on controlling the input power and travelling speed of the heat source as a function of the maximum temperature at the surface، allows for gaining a more uniform thermal history at the surface. However، as these strategies could not control the cooling rate in the vicinity of discontinuities، applying a quenching medium with an optimum cooling power is essential in order to achieve a uniform hardened layer at the workpiece depth.