Page 160 - 零件加工技术与智能化发展

Part Machining Technology and Intelligent Development
零件加工技术与智能化发展

（一）热处理设备性能要求
热处理设备主要用于对金属材料进行热处理，其作用和重要性在于其能提高
金属材料的组织和力学性能，消除内应力，调整金属材料的硬度、强度和塑性，

保证工件的尺寸和精度，提高金属材料的耐蚀性和耐磨性等。在实际应用需求的
驱动下，热处理设备在结构设计、温度控制、节能环保等多个方面都需要满足要
求。在结构设计方面，热处理设备的结构设计应合理，能够满足工艺要求。例如，
炉膛应具有良好的密封性，以减少热量散失和有害气体排放；炉门应方便开启和

关闭，以确保工件的顺利进出；炉体应有足够的强度和刚度，以承受高温和重载。
在温度控制方面，热处理设备的温度控制应准确、稳定，能够满足不同金属材料
热处理的需求。通常，热处理设备应配备先进的温度控制系统，如智能温控仪表、

自动控温装置等，以实现精确的温度控制和调节。在节能环保方面，热处理设备
在设计和使用过程中应符合节能环保的要求。例如，采用先进的燃烧系统和热回
收技术，降低能源消耗，优化炉体结构和保温材料，减少热量散失；配备废气处
理装置，减少有害气体排放等。为了满足热处理设备在上述各方面的提升需求，
研究人员针对热处理设备的各项性能指标提升优化做了大量研究，包括炉型改进、

节能减排、智能化控制、热处理效果、数值模拟等方向。
（二）热处理设备研究现状
1. 热处理设备数值模拟研究

热处理的实验研究需要消耗大量的人力、物力和时间，代价高昂，而且在热
处理实验研究中，往往难以对各项参数指标进行全面、准确、实时地采集，导致
实验数据无法直观、清晰反映结果，研究人员难以通过实验数据进行更深度剖析
和进一步研究。在这样的背景下，20 世纪 70 年代以来，随着计算机技术应用于
技术研究，越来越多的研究者利用计算机数值模拟方法研究热处理。

2. 计算机数值模拟方法介绍
计算机数值模拟方法是利用计算机进行数值计算和模拟的一种方法，它通过
将现实世界中的问题离散化和数值化，然后使用数学算法来近似地计算问题的数

值解。计算机数值模拟仿真方法的发展历史可以追溯到 20 世纪 40 年代的第二次
世界大战期间，也是早期计算机时代。当时计算机主要用于解决炮弹弹道、氢弹
爆炸等物理问题。早期的数值模拟方法主要依赖于有限差分法，使用机械计算机
进行数值计算。20 世纪 50 年代，Courant 在研究固体力学问题时提出了有限元

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