电磁铸造中的感应热研究

通过实际测量电磁铸造感应器中铸锭的感应热变化，分析感应器工作电流对感应加热作用的影响，研究铸锭中横向及纵向的感应热分布并与数值模拟结果进行比较，得到铸锭截面平均温度随高度变化曲线，并由此计算了感应加热总量和加热功率。     

55钢高频电磁感应渗硼工艺的研究

以具有良好综合力学性能的55钢为例,研究其高频电磁感应加热渗硼处理的方法和工艺,利用正交试验法探讨感应加热温度、渗硼时间和工件样本表面与感应器之间的距离对渗硼层厚度的影响,检测和观察渗硼层显微硬度和组织,采用X射线衍射仪分析渗硼层的物相组成。结果表明:在本试验条件下,各因素对渗硼层厚度的影响顺序大小依次是工件样本表面与感应器之间的距离、渗硼时间和感应加热温度;在此基础上得到了较为理想的高频电磁感应加热渗硼工艺方案,即:感应加热温度为860℃,渗硼时间6.6 s,工件样本表面与感应器之间的距离为3.5 mm。研究结果可为碳钢的渗硼处理提供参考。     

转盘轴承滚道感应加热数值模拟分析

转盘轴承是汽车轮毂中非常关键的部件，承担轮毂的旋转运动与结构的支撑作用。目前普遍使用的转盘轴承滚道感应淬火工艺缺乏规范性指导，感应器没有统一标准，导致产品报废率高。以电磁感应理论为基础，建立转盘轴承滚道感应加热过程的数值模拟模型，研究不同感应器结构在静态与动态感应加热过程中受不同工艺参数影响所造成的温度场分布，并选出加热效果最好的D型感应器。通过提取实验数据与数值模拟结果进行对比，证明了所建立数值模拟的准确性，为实际轴承滚道感应加热过程提供指导意义。     

三维点式感应淬火电磁热耦合场数值模拟

针对45钢三维点式感应淬火工艺进行参数设计,建立点式感应淬火过程的电磁场及温度场的非线性偏微分方程组,在有限元软件ANSYS中使用耦合场分析的方法实现了对加热功率为36 kW,电流频率为50 kHz的感应热处理工艺的数值模拟.结果表明,在综合考虑表面组织完全奥氏体化及感应加热效率的情况下,该工艺的最佳加热时间约为2 s.通过模拟分别得到使用冷却水和冷却油作为冷却介质时的感应淬火过程中的温度变化规律,结合45钢的连续冷却转变曲线,以马氏体转变临界冷却速度为判断依据,对淬火后工件表面组织进行预测,结果表明两种淬火条件均可以实现表面组织马氏体转变,实现工件的表面强化,且淬硬深度均约为1.0 mm.     

无模拉拔感应加热比功率分布函数的理论计算及应用

建立无模拉拔多匝感应线圈加热的比功率分布函数解析模型;提出一种采用图形拟合并结合遗传反求算法确定加热比功率分布函数中待定函数的方法,以镍钛合金无模拉拔为例,确定了一定感应加热条件下,工件的感应加热比功率与感应加热电流、轴向相对位置和工件半径之间的关系;利用所建立的感应加热比功率分布函数,作为镍钛合金无模拉拔成形有限元模拟的热边界条件,计算获得了工件表面温度场,且计算结果与实验结果吻合较好,最大相对误差为7.4%。     

成形砂轮超高频感应加热温度分布均匀性分析

针对单层钎焊超硬磨料成形砂轮感应加热时存在的温度分布不均匀问题,文中提出将砂轮成形面简化为相应特征成形面进行研究,借助FLUX有限元仿真软件,重点分析了线圈与导磁体的结构尺寸对凹、凸两类特征面感应加热时温度分布的影响规律,进而以燕尾槽形单层超硬磨料成形砂轮为对象,优化了钎焊用感应器结构.采用优化的感应器结构对燕尾槽型成形砂轮进行感应加热试验,利用红外热像仪测量成形面的温度分布.结果表明,该方法得到的感应器结构能够有效提高成形面超高频感应加热温度分布的均匀性,成形面各处温差在50℃以内.     

铜/铝导管感应加热钎焊参数敏感性研究

感应加热是金属导管钎焊的一种有效方法。本文利用有限元分析软件,通过电磁/热耦合计算对Cu/Al金属导管感应加热钎焊过程进行了数值模拟。对不同工艺参数下导管接头的温度场计算的结果表明:钎焊接头钎料区域的平均温度与加载电流及频率基本呈线性关系,并随线圈间距以及线圈与工件距离的增大而减小。将数值模拟计算结果与试验测量结果进行分析比较后表明,温度计算结果与实测结果吻合良好,计算模型可靠,可以为实际焊接过程中的工艺制定提供依据。     

45钢工件感应淬火温度场有限元模拟分析

本文讨论了感应加热有限元分析中温度场与电磁场耦合、工件材料物理参数温度依赖性等关键技术问题的处理方法.利用有限元模拟方法,分析了圆柱工件的感应淬火过程,得到了工件的温度分布状况以及温度随时间的变化规律.结果表明数值模拟结果与工程实际应用工况基本一致.     

方坯轧制在线感应加热数值模拟与设计优化

针对方坯感应加热轧制过程容易发生边角升温不均匀的问题,建立了轧件移动式感应加热工况的电磁-传热耦合模型,并进行了有限元数值模拟分析。基于感应加热轧制工业运行数据,验证了模型的合理性,并对感应线圈设计进行了结构优化改进。结果表明,改进设计的感应线圈在钢坯边角部位的磁通密度分布得以明显地改善,工件边角部位的温差得以显著地降低,这有利于解决合金钢方坯轧制过程中常见的边角开裂问题。     

导磁体

<正>感应加热中应用的导磁体,英文名为磁通集中器或磁通控制器。它是由磁性材料制成的叠片或块状元件。导磁体的磁阻很小,不仅易于磁通通过,而且还能控制磁通的密度和方向,改变感应器中的电流分布,达到所需要的各种加热要求。应用与功能:导磁体作为淬火感应器的一部分,其使用面正越来越宽广,从内孔、槽口、异型部位、平面、     

感应透热有限元模拟分析

采用有限元分析法和ANSYS软件，引入复矢量磁位，推导了感应加热有限元模拟的数学模型。讨论了感应加热有限元分析中温度场与电磁场耦合、工件材料物理参数温度依赖性等关键技术问题的处理方法。分析了圆柱工件的感应透热过程，得到了坯料内的温度分布状况以及温度随时问的变化规律。结果表明，数值模拟结果与工程实际应用工况基本一致。     

基于DEFORM的汽车空调三角皮带轮辊轧成形过程的数值模拟

采用DEFORM有限元分析软件对汽车空调三角皮带轮辊轧成形过程进行了数值模拟研究.数值模拟的工艺条件包括:工件整体加热和感应局部加热.分析了两种工艺方案不同轧制阶段的等效应变分布及成形过程的最大轧制力、轴向压紧力,比较了两种工艺方案轧制末期的温度场分布及工件外形.得到尺寸合符要求的工件,成形效果良好,为实际工艺制定提供了依据.     

耐热不锈钢真空双频电磁约束成形

研究了真空下耐热不锈钢的双频电磁约束成形过程,建立了真空下电磁约束成形的双感应器-熔体-屏蔽罩耦合系统.结果表明:双频电磁成形中,两感应器间距增至25mm时,预热感应器基本不影响成形感应器中的磁场分布,但能独立调整熔体的温度分布,调节电磁成形系统的有效热力比.屏蔽罩与成形感应器配置合适时,有效地调节成形感应器内磁场分布,使加热区域上移,熔体的下固/液界面升高,达到电磁压力有效作用范围内,有利于过程的耦合;同时也避免对冷却介质过分加热,改善了冷却条件.合理的有效热力比仅是保证成形耦合的必要条件;更充分的条件是,产生最大静压力的液/固界面必须刚好在最大电磁压力的作用点上.最后采用双频电磁约束成形方法获得了表面质量较好的、组织定向的大宽厚比耐热不锈钢板状件.     

多道次点式连续移动感应淬火数值模拟

为了实现复杂形状工件的表面强化,以电磁场和温度场的控制方程为基础,在ANSYS中建立了多道次点式连续移动感应淬火的有限元模型。通过改变各个道次之间感应器移动轨迹的重叠宽度,对多道次连续移动感应淬火过程进行了数值模拟研究,得到了重叠宽度对多道次淬火区域温度场分布和组织转变规律,并通过金相实验验证了模拟结果的可靠性。结果表明当轨迹的重叠宽度大于一定值时,后一道感应加热过程会使得前一道已淬火区域部分发生奥氏体转变,且由于存在热积累效应,后一道轨迹相比前一道轨迹的完全奥氏体化深度和部分奥氏体化深度会有一定程度的增加。     

基于热成形件冲孔的感应加热局部软化工艺

为降低热成形件冲孔区域的强度,提出适用于热成形件冲孔的感应加热局部退火软化工艺,并采用有限元分析和实验研究相结合的方法研究了热成形件局部退火工艺。首先研究了不同感应加热退火温度对软化区的微观组织和力学性能的影响;其次建立了"电-磁-热"多物理场耦合模型用于分析薄板环形感应加热局部软化工艺的温度场以及加热、冷却过程中的温度变化。结果表明:退火温度的提高降低了软化区的抗拉强度且不同退火温度下微观组织不同;环形退火过程中采集的成形件升温和降温曲线与有限元模拟结果一致;退火软化工艺降低了冲孔区域的硬度和冲孔力。     

大口径厚壁弯管的局部感应加热推弯成形的有限元建模研究

局部感应加热推弯成形技术是制造大口径厚壁弯管的重要方法。基于COMSOL多物理场有限元模拟软件,建立了可靠的大口径厚壁管感应加热推弯成形过程三维有限元仿真模型,实现了电磁-热-力多场耦合的模拟,避免了空气域边界造成的电磁反射波对感应加热的影响,并研究分析了弯管温度与应变的分布规律。结果对有效提升大口径厚壁弯管局部感应加热推弯成形具有指导意义。     

钢轨中频感应正火三维温度场数值模拟

基于COMSOL Multi-Physics软件采用三维电磁-热耦合数值模型对钢轨中频感应正火加热过程进行了数值模拟,并研究了电流,频率和感应加热器与钢轨之间间隙对钢轨最终温度场的影响规律。模拟结果显示,钢轨轨脚温度上升最快,轨腰温度上升最慢,轨头温度会在某一时刻超过轨脚达到最高。随着感应器电流密度增加和电流频率的增大,钢轨升温速度不断升高;随感应器与钢轨间的间隙的加大,钢轨升温速度降低。     

铁磁性材料感应加热过程的数值分析

基于以磁场强度和温度为变量的非线性材料物理性能模型,利用有限元软件Flux对铁磁性圆棒料的感应加热过程进行了数值分析,研究加热过程中温度、磁场强度的变化规律及对材料性能参数的影响。同时,搭建了感应加热实验研究平台,测得圆棒料若干点的表面温度和电源输出的有功功率曲线,与计算结果进行了对比分析,结果表明,模拟结果和实验测量数据十分吻合。验证了数值分析中所采用的材料物理性能模型的准确性,为今后铁磁性材料感应加热系统的设计提供了理论依据和实验基础。     

焊接电源中横向磁通感应线圈的研究与设计

对高频感应加热电源中的线圈进行了研究与设计.电源加热采用横向磁通感应式,它能有效克服线圈对工件大小、形状等的束缚,尤其适合无磁性材料的加热处理.首先分析了纵向磁通与横向磁通感应加热的区别,在对横向磁通涡流场及温度场分析的基础上,建立了横向磁通感应加热的数学模型.根据实际要求,设计出满足铜排焊接要求的线圈结构,通过试验验证了设计的横向磁通感应线圈在铜排焊接电源应用中的可行性与合理性,从而进一步改进了传统的铜排焊接工艺.     

丝锥头数对内螺纹冷挤压成形质量的影响

为了研究大导程内螺纹的挤压成形过程及挤压丝锥的结构参数对其成形质量的影响,建立了3种头数的挤压丝锥模型,通过数值模拟得到了内螺纹冷挤压过程中的应力分布、金属流动规律以及挤压温度和挤压扭矩,获得了内螺纹成形质量,并通过内螺纹冷挤压试验验证了仿真结果。研究结果表明:内螺纹冷挤压过程中应力主要集中在工件与挤压棱齿接触区域,金属沿挤压棱齿表面流动,逐渐形成螺纹廓形;单头挤压丝锥加工的内螺纹质量最好,挤压温度与挤压扭矩最高;三头挤压丝锥加工的内螺纹质量最差,挤压温度与挤压扭矩最低;双头挤压丝锥兼有单头和三头丝锥的优点,内螺纹加工过程中的挤压温度和挤压扭矩较低,同时内螺纹的成形质量较好,试验结果与数值模拟结果基本吻合。