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.     

45钢坯锻前感应加热的有限元模拟分析

对45钢坯锻前感应加热的过程进行了模拟分析,在模拟过程中考虑到了端部磁力线的逸散和工件的运动,得到了工件温度随时间的变化曲线;并分析了感应加热整个温升过程的特点与影响因素。结果表明有限元模拟结果和实际工程应用基本一致。     

45钢坯锻前双感应炉加热有限元模拟

感应加热时,工件在线圈中的填充情况和温度变化会对线圈磁场产生影响.线圈端部的磁力线逸散,使工件在未进入线圈时加热已经开始,因此,在感应加热模拟的时候,考虑工件运动和磁力线逸散是十分必要的.本文在考虑工件与线圈相对运动和线圈端部磁力线逸散的情况下,对45钢坯锻前双感应炉加热做了有限元模拟分析.得到了钢坯的心表温度分布曲线,并对感应加热的温升过程特点与影响因素进行了分析.     

基于ANSYS的连铸坯感应加热温度场数值模拟

应用感应加热理论,建立了电磁场与温度场耦合的有限元数学模型,利用大型通用有限元分析软件ANSYS对钢坯的感应加热过程进行了模拟分析,得到了随时间变化的工件温度分布图,并分析了感应加热整个温升过程的特点与影响因素,结果表明,通过调整加热装置的频率、激励电流等工艺参数,可以达到铸坯均温的目的。     

基于ANSYS模拟预测S45C钢轴感应加热工艺参数

基于ANSYS有限元法对感应加热过程中电磁场和温度场进行了耦合分析,通过模拟得到了感应加热过程中频率f、电流密度Js和加热时间t等重要工艺参数之间的关系曲线,制定了预测工艺参数的确定方法。针对S45C钢轴类工件的技术性能要求提出了试制工艺参数,进行了感应淬火试验及相应的ANSYS有限元模拟,结果表明轴径向的温度模拟结果与硬度梯度曲线试验结果存在一致性。     

感应淬火电磁-热耦合场的有限元分析

从麦克斯韦方程组和导热微分方程出发,导出了轴对称感应加热工件的电磁场、感生涡流和温度场分布的基本方程;并以电磁场和温度场有限元分析为基础,建立了二维有限元分析模型,运用通用有限元分析软件ANSYS的耦合计算流程,对实际的工件感应淬火过程进行了仿真.计算中考虑了工件材料物理参数随温度变化对加热过程的影响.仿真结果形象地描述了感应加热中明显的邻近效应和集肤效应,试验工件的电流透入深度大约为3 mm.仿真温度分布曲线与试验曲线相吻合,说明仿真模型的准确性,为进一步研究感应淬火热处理加工过程提供了很好的依据.     

基于磁-热耦合的感应加热过程数值模拟研究

感应加热是一个复杂的物理现象,对其深入理解有助于精确模拟感应加热过程,同时能提出相应的简化等效热源用于模拟大尺寸工件的感应成形。本文以移动感应加热弯板成形作为对象,通过建立一个准确高效的局部精细模型探讨了感应加热过程中的磁场、有效功率和温度场的变化规律。结果表明:加热开始时,加热表面的磁通密度和温度的等值线均与感应器的形状相似;随着加热的进行,磁通密度在感应器前部附近的工件表面区域的数值远大于后部,但同时刻的最高温度却分布于感应器后侧部附近的工件表面区域。此外,从感应加热的两个动态阶段详细分析了有效功率在加热过程中的变化原因。温度计算结果与试验结果符合良好,表明数值模拟是正确的。     

基于感应加热电流的温度控制模型研究

介绍了基于脉冲密度调制（PDM）的感应加热电源的拓扑结构及其工作原理。根据感应加热的电磁原理，运用数学、物理学方法，研究分析了感应加热过程中各种发热效应的产生原理，推导出被加热工件的温度与感应电流和加热时间之间的数学关系，并建立了温度模型。根据该温度控制模型和对被加热工件的预期加热温度，通过数字信号处理器（DSP）的实时运算，辨识出所需感应电流和加热时间，实现通过对感应加热电源谐振电流的在线调控，达到对工件温度的间接控制。为实现无温度传感器的温度精确控制，简化系统结构，降低装置成本和提高系统可靠性提供了有效的理论依据。     

移动式平板感应加热磁热耦合的数值模拟

以电磁场和温度场有限元分析为基础,建立了板型工件有限元分析模型,运用通用有限元分析软件ANSYS的耦合计算流程,对实际的工件感应淬火过程进行仿真。仿真过程中考虑了工件物理性能参数随温度变化的情况,从温升、功率等多方面对计算结果进行了分析和验证,证明了该耦合计算方法对于指导板型移动式感应加热过程有一定的指导意义。     

30CrMnSiNi2A钢轴类零件感应热处理的数值模拟

利用Comsol软件对30CrMnSiNi2A钢的感应回火进行了模拟,利用控制变量法研究了感应加热过程中电源频率、电流以及线圈的结构和尺寸参数对工件内部温度均匀性的影响。结果表明,电流强度和电源频率越大,工件在感应加热过程中的升温速率越大,最终平衡温度越高,但其径向/轴向温差越大。线圈的匝数越多,工件的升温速率和径向/轴向温差越大,最终平衡温度越高。线圈半径的变化仅会对工件端部的升温速率产生影响,线圈半径越小,工件端部的升温速率越快,轴向温差越小。线圈截面外径和壁厚的变化对工件感应加热过程中的温度场没有影响。根据模拟结果的对比分析,提出了一种采用分段加热法与增设导磁体相结合的方法,对感应回火系统进行了优化。通过优化设计可使工件在感应加热过程中的径向温差基本消除,使轴向温差小于10℃。     

温度变化对电磁低压铸造磁感应强度的影响研究

模拟电磁泵工作状态下电磁铁的工作情况,在电磁铁上放置加热保温装置,内置热电偶进行温度监控,测量电磁铁在不同温度下磁隙间的磁感应强度。根据实验结果得到,对于同一励磁电流值,随着温度的升高,磁感应强度也增大,并对结果进行数学回归法分析,得出电磁泵实际工作下,即励磁电流为60A的情况下的磁感应强度By与温度T之间的函数关系式,提高了该项技术的可知性。     

连铸恒温出坯电磁感应加热温度场分布与演变

连铸恒温出坯是实现连铸直轧的有效手段,为了实现圆坯恒温出坯的目的,依据感应加热原理提出在连铸坯切割段变功率感应加热恒温出坯的方法,通过数值模拟研究了恒温出坯方法的可行性。研究发现,通有交流电的感应线圈在铸坯内部产生磁场和感应电流,上述物理场主要集中在铸坯表面。此外,感应电流产生的焦耳热对连铸坯起到均温作用,均温效果随着电流频率或铸坯移速的增大先增强后减弱。研究表明,变功率感应加热实现圆坯连铸恒温出坯的方案是可行的。为了优化感应加热功率,建立了感应线圈加热功率计算模型。根据感应线圈加热功率计算模型,实现恒温出坯的加热功率与连铸坯几何尺寸、物性参数、初始温度、运动速度和线圈长度密切相关。     

STUDY ON TEMPERATURE FIELD INDUCED IN HIGH FREQUENCY INDUCTION HEATING

A mathematical model was established for the temperature field developed during high frequency induction heating （HFIH） by Maxwell＇s equations. It required solving the coupled equations of the electromagnetic and temperature fields. The numerical simudation was performed using FEMLAB. The comparison of the calculations using the proposed model with experimental results showed a very good correlation. The effects of the heating parameters in high frequency induction such as the distance between the plate and the coil, the applied current, the frequency, and the turns of the coil on the temperature profiles developed in the plate were also discussed using the established model.     

42CrMo钢输出法兰感应淬火的数值模拟及验证

基于电磁-热-组织-应力耦合模型,采用数值模拟研究了42CrMo钢输出法兰感应淬火过程中的温度、组织和应力的变化规律,同时采用硬化轮廓对比和硬度检测验证了模拟的可靠性。研究表明,在加热阶段,输出法兰圆弧过渡区的上、下尖角比中间位置先到达奥氏体化温度,感应区域温度到达材料居里点后加热效果逐渐减小;随着温度升高,法兰表面的组织由原始组织向奥氏体组织转变;法兰表面应力在加热阶段为压应力状态,加热开始阶段迅速增大,随着内部温度升高逐渐减小;在淬火阶段,温度迅速降低,表层奥氏体快速转变成马氏体,表层处应力经过短暂拉应力时刻,然后转变成压应力(轴向、径向和切向应力都为压应力),其中径向压应力最大,约为460 MPa。     

冶金级硅真空感应熔炼过程温度场的数值模拟

用有限元法建立了电磁场与温度场耦合的数学模型,利用Multi-physics Comsol3.5a软件对冶金级硅的真空感应熔炼过程的温度场进行了二维数值模拟。计算结果表明,熔炼过程中熔池中存在不均匀的温度场,温度梯度随时间和空间位置发生变化,在保温段温度梯度最大值为400 K。正是由于硅的感应产生热量小于石墨坩埚感应产生的热量以及存在集肤效应的原因,感应炉内的硅料首先从坩埚中部靠近内壁处开始熔化,逐渐向坩埚中心和两端熔化,最后熔化的是坩埚中心顶部和底部的物料。     

Temperature field analysis of main steam pipe under local post weld heat treatment

In local post weld heat treatment, the temperature difference is the criterion of the process. The temperature field in the main stream pipe under heal post weld heat treatment is simulated by finite element method. A close-loop control program-is designed to simulate the temperature field of two different pipes. Both the skin effect of induction heating and electro-thermal coupled effect are considered in the heating model. The local heat treatment temperature difference at the inner and outer side of the pipe is analyzed and the different convection conditions are also considered. The simulation results show that in appropriate induction heating process, the temperature difference in the pipe can be controlled within 30 ℃.     

板坯电磁加热中间包钢液流动特性和结构优化

电磁加热中间包技术能有效补偿浇注钢液温降,实现恒温和低温浇注。为使电磁加热中间包技术能合理应用于双流板坯连铸,建立了相应的数学模型,研究了感应加热技术对中间包内流动和温度特性的影响。考察了挡墙-挡坝和通道角度等因素对钢液温度场和流动行为的影响。结果表明,通道式感应加热技术不能直接应用于双流板坯连铸,有必要优化中间包结构。电磁加热能显著提高中间包分配室内的钢液温度,但会产生短路流。挡墙-挡坝可有效减少短路流和均匀钢液温度。挡墙-挡坝与水口出口距离为0.5 m时,钢液流动状态较好,温度分布较均匀;增大通道展开角度不适用于双流板坯感应加热中间包。合理的加热功率模式可将浇注温度波动控制在5 K以内。