曲轴是汽车发动机内重要组成部分,工作过程中曲轴承受交变的弯曲力矩和扭转载荷。长时间服役下容易造成曲轴的磨损和断裂,因此在设计曲轴时要求其轴颈表面有足够的硬度且耐磨,能有较好的抵抗弯曲扭转的性能,并且芯部要有高的韧性。曲轴进行表面电磁感应加热淬火的热处理,能使曲轴表面形成合理的淬硬层和残余应力分布,能够显著地提高轴颈表面的抗磨损能力及曲轴的弯曲疲劳强度。本文针对某曲轴轴颈淬火工艺试件,采用ANSYS有限元软件仿真模拟曲轴感应加热温度场分布及冷却处理后的材料力学性能预测,为实际淬火工艺提供可靠的仿真基础。具体包括以下内容:(1)简化曲轴轴颈二维模型,在ANSYS中建立感应淬火加热过程的电磁-热耦合仿真计算的二维模型,得出加热过程合理的温度场分布。冷却过程中采用随温度变化的对流换热系数导入加载边界条件,并比较了四种不同的淬火冷却介质(水淬和三种油淬)下,曲轴各点的冷却速度。(2)采用JMatPro材料性能预测法,计算了曲轴在四种不同工艺冷却条件下,密度、硬度、屈服强度和抗拉强度随温度的变化以及分析了不同冷却速度对组织相变和性能的影响。并将仿真结果与实际淬火后对曲轴硬度值的测量结果对比,验证了仿真计算的合理性和可靠性。(3)讨论了四种淬火介质冷却后曲轴表面淬硬层的厚度,为了满足工艺要求,得出了冷却介质需要的冷却能力。冷却效果弱将达不到规定淬硬层厚度的要求。