208 – 変形を考慮した高周波焼入れの解析 (Abaqus連携)

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アプリケーションノート・モデルデータ

概要

車は機械強度が求められる製品であるため、表面熱処理として高周波焼入れが行われます。高周波焼入れでは短時間に歯車表面のみを急速加熱できることから、表面の硬度は高めつつ、内部には靱性を残した状態とすることができます。一方、焼入れ前の加熱工程では歯車の表面は極めて高温にさらされるため、熱膨張して変形する可能性があります。
ここでは、高温に達した際の変形量、および、加熱中の変形により加熱範囲がどのように変化しうるかをJMAGによる発熱量解析とAbaqusによる伝熱・変形解析の連携により評価します。

変形量

温度上昇により、はすば歯車の歯先がZ軸方向に上下に開く変形が生じており、かつ、周方向に広がる変形が発生していることを確認できます。

温度分布

加熱工程終了時の温度分布を図3に示す。加熱コイルに近い歯先部分に渦電流が流れ、温度が上昇している様子を確認できます。

温度の時刻歴

歯先の上端エッジ中央部における温度上昇の様子を図4に示す。温度がキュリー点を超えた後、温度上昇速度が低下している様子を確認できます。

応力分布

加熱工程終了時のミーゼス応力分布を図5に示す。はすば歯車の歯先の温度上昇・熱膨張により歯底に応力が集中している様子を確認できます。

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