螺旋翅片管轧制的中频感应加热数值模拟

在对钢管中频加热过程进行理论分析的基础上,从麦克斯韦方程组和导热微分方程出发,考虑了材料物理性能随温度变化对加热过程的影响,使用Ansys软件建立了钢管电磁-热耦合分析的有限元模型,对钢管中频感应加热问题进行了数值模拟计算. 计算结果中工件外表面温度与实测温度相差5.19%,吻合较好. 提出了感应透热深度的概念,并以此区分钢管内感应加热区域和热传导区域. 根据模拟结果讨论了钢管感应透热深度及温度分布的影响因素,并证明了双线圈感应加热工艺在工件温度分布、热效率及频率分配方面的合理性.     

基于横向磁通的包装机横封感应加热建模及仿真

针对包装机横封时的温度分布问题,对横封感应加热的温度场进行了数值建模和计算.在横向磁通原理的基础上,结合横封过程和所用铝塑复合包材的特点,研究了横封感应加热的电磁场和温度场描述方程和边界条件,建立了适用于包装机横封感应加热的电磁场和温度场的数学模型.利用大型通用有限元分析软件ANSYS对感应加热的涡流场和温度场进行了仿真.通过分析包材封合截面的各向温度分布情况,证明模拟实际工况下的温度分布满足封合要求.仿真结果为工程应用提供了参考.     

45#钢零件感应热处理过程温度场的有限元模拟及组织研究

利用ANSYS有限元分析软件,对45#钢特定形状底盘零件感应加热、冷却的全过程进行了温度场的二维有限元模拟分析,进而利用工件冷却前后内部温度变化的模拟结果和45#钢的CCT曲线获得了冷却后工件内部组织分布情况.利用工业条件下的零件热处理实验对温度场和微观组织的模拟结果进行了验证,实验与模拟结果吻合良好.     

高强度钢方管局部感应加热数值模拟及实验研究

为了解决高强度钢方管难变形、易开裂等成形难题，在传统冷成形工艺基础上，引入局部感应加热技术.基于矢量磁位法和物理环境法，利用ANSYS参数化设计语言建立局部感应加热电磁-温度场耦合模型.在不同加热工艺参数下进行数值模拟，并采用优化后参数进行实验研究.模拟结果表明，导磁体通过增大磁场强度，可以明显提升感应加热效率.加热频率越高，外圆角区域加热速度越快，但与内圆角区域之间的温差也越大.加热功率越高，高温区域和温度峰值越大，但外圆角区域更容易过热.实验结果表明，采用优化后的加热工艺参数，可以获得圆角半径极小、角部厚度增加且没有裂纹缺陷的高强度钢尖角方管.加热温度模拟值与实测值的误差均值约为7.57%,说明有限元模型具备良好预测精度.     

减振器连杆高频感应淬火工艺的温度场有限元模拟

对不同感应淬火工艺处理的连杆进行了其表层显微硬度测试．应用有限元分析软件AN—SYS／Thermal对高频感应淬火工艺过程中的温度场进行了模拟．模拟分3个部分：感应加热部分、冷却液强制对流喷射淬火部分和空冷部分．分析结果表明，连杆的淬硬层深度与速功比(连杆移动速度与感应输出功率的比值)成线性关系．通过有限元分析计算，证明感应淬火处理连杆表层温度沿深度方向的分布与其硬度分布是一致的，并且速功比相同的连杆淬火温度场一致．模拟结果得到了连杆淬火横截面内各层温度随时间的变化曲线，对制定合理的感应淬火工艺具有重要的作用．     

基于响应曲面法的强化感应加热数值仿真

感应加热技术广泛应用于钢件的表面硬化处理等工艺。近年来,由磁介质材料制作而成的聚能器(MPB-MFC)的应用使得感应加热工艺具有了更高的能力和效率。然而这种新型感应加热工艺的机理研究以及精确控制性还有待提高,因此,对这种工艺过程的设计和优化进行数学建模以及有限元仿真研究非常有必要。该文研究了基于这种聚能器的强化感应加热过程中的能量传递机理,并对比分析了45号钢的强化感应加热实验以及有限元建模仿真研究。有限元模型综合考虑了电磁热的耦合问题以及材料的非线性磁-热特性因素。该有限元模型具有较高的准确性,仿真结果与实验结果达到了较好的吻合度。最后还通过响应曲面法(RSM)分析了影响温度精确性的工艺参数。     

导磁体对链轮感应加热过程影响的研究

链轮复杂的结构增加了感应加热时控制磁感应强度分布的难度,严重影响着轮齿加热层温度的均匀性,制约淬火效果的提升。导磁体作为调控磁场分布的重要手段,可显著提高链轮感应加热的质量。但是,目前导磁体对链轮感应加热过程的影响未进行系统的研究。本文采用导磁体配合V形线圈对链轮进行感应加热,并通过有限元模拟系统地分析了导磁体结构参数对链轮感应加热过程的影响规律。研究发现：不同导磁体结构参数对温度均匀性的影响规律不同,并且导磁体侧板圆半径的改变对链轮感应加热温度均匀性的影响最大,导磁体侧板夹角的改变对链轮感应加热温度均匀性的影响最小。     

可调气隙高温超导直流感应加热样机仿真与实验

为了实现铝棒轴向温度分布的调节,设计了一台气隙结构可调的高温超导直流感应加热器,以在轴向上获取不同大小的磁场.通过调节加热器气隙结构进行均匀和梯度加热实验,分析双边调节与单边调节方式对加热效果的影响.验证可调气隙结构在调节加热工件轴向温度分布中的可靠性、有效性.同时利用有限元仿真软件对加热器样机进行建模,分析加热工件温度分布规律,从理论角度验证可调气隙结构的有效性.     

发动机受热件热疲劳台架的感应加热特征

对发动机受热件加速热疲劳试验台架的感应加热特点进行计算分析,根据研究结果将感应加热热源简化为表面热流边界条件,建立了加热阶段零件内瞬态温度变化规律模型,借助于铸铁缸盖温度及其它试验数据的测试结果,对感应加热的加热热流密度,台架所能[达到的最大法向瞬态温度梯度等进行了计算分析,计算分析结果表明,通过选择适当的加热功率,该热疲劳台架能够实现发动机实际铸铁零件表面法向温度分布的模拟。     

Inconel 718平面移动强化感应加热工艺的温度调控分析

针对平面感应加热工艺线圈磁场难以有效集中、回路空气阻抗过大、加热不均匀等困难,以航空应用较广的镍基高温合金Inconel 718为研究对象,开发了一种表面加热温度可精确调控的可移动平面强化感应加热工艺,并进行了电-磁-热场耦合转变机理以及加热温度的精确调控分析。基于Flux2D建立了该工艺的电-磁-热耦合有限元模型,分析了影响加热温度的主要工艺参数,并结合所搭建的实验平台进行了加热温度验证。此外,结合响应曲面法(RSM)建立了温度的预测控制模型,主要输入工艺参数为电流强度、频率、移动速度和表面冷却系数。进行了三组不同温度分布形态的调控实验分析,结果表明,基于RSM所建立的温度预测模型与实验的调控误差为20%,在可接受范围内。可以认为,通过合理调节该平面移动强化感应加热工艺参数,能够实现加热温度的预测和准确调控。     

电磁感应加热温度场建模方法的研究

为有效解决电磁感应加热过程中加热温度的控制问题,对电磁感应加热温度场的建模方法进行了研究.分析了电流透入深度对工件加热的影响及电磁感应加热过程中工件的温度分布情况,描述了感应加热时工件温度随工件半径和时间的变化情况.将温度场建模理论引入电磁感应加热系统的研究中,给出了电磁感应加热温度场的建模方法.实验结果表明,该方法能够成功地解决电磁感应加热温度的控制问题.     

侧壁式感应加热中间包磁/热/流耦合模拟

提出一种新的中间包感应加热方式,建立了三种线圈模型,模拟研究了三种线圈模型的电磁力分布及其对中间包内流场和温度场的影响,并结合RTD曲线评估了最佳线圈模型和加热功率.结果表明:感应线圈向端部移动有利于改善浇注区远端钢液流动形态及温度分布;相同加热功率条件下,U形感应加热线圈优于E形感应加热线圈,且相较于双侧对称分布U形线圈,单侧U形线圈的热效率更佳,冶金效果更好;提高感应加热功率有利于改善钢液的流动和提高铸坯的质量;对于四流中间包,加热功率为800~1 000 kW时,可达到均温补热的效果.     

蝶式感应加热中间包流场与升温特性

针对传统连铸设备中间包钢液入口与浇注口距离近无法安装感应加热装置的问题，设计出一种新型蝶式感应加热中间包，并建立三维非稳态磁-热-流耦合数学模型研究电磁场对蝶式中间包内流场和温度场的影响，得到感应加热功率与升温特性间的关系.结果表明，感应电流在中间包中形成闭合回路且主要集中在通道处.偏心电磁力使得钢液在通道内产生旋流并伴有较大切向速度，流出通道的钢液向浇注室上方运动.中间包过流量为2t/min时，无感应加热情况下出口温降为7K，而有感应加热情况下，当加热功率由600kW增至1000kW，出口温升由8K增至27K.     

化学液相沉积法制备碳/碳复合材料时的温度场研究

根据制备过程中碳纤维骨架内煤油发生相变时的气液两相流动与传热传质、预制体对煤油的导热以及碳纤维多孔介质内的传热传质性质,建立了描述碳纤维骨架内温度场分布与相变特性的数学模型.对采用感应加热方式、直径为70 mm的顸制体在汽化温度为453.15 K时的制备过程进行了数值研究,得到了骨架内温度场随时间的变化.给出了不同时刻的温度场分布、径向温度随时间的变化规律,以及相变过程含气率沿径向的分布.将计算所得的电加热功率与制备过程中实际的电加热功率进行了比较,二者较为接近,验证了所建数学模型的可靠性.     

感应加热在曲轴红套工艺中的应用

基于电磁感应加热及热传导理论,通过建立包含感应线圈、曲柄臂和空气体在内的三维有限元分析模型,借助ANSYS软件对曲柄臂在感应加热过程中的温度场分布规律及热变形情况进行数值仿真研究.结果表明,通过在凸臂孔内设置圆形线圈,并在位于主轴颈与凸柄销之间的曲臀外围设置矩形线圈,当两个线圈电流密度合理设置时,在一定感应加热时间内,...     

连铸方坯感应补热过程的有限元分析

根据电磁感应理论及传热基本原理,利用大型工程软件ANSYS对连铸方坯的感应补热过程进行了多物理场耦合的有限元模拟,并对铸坯断面上的温度梯度、磁场分布等进行了分析. 模拟结果与实测结果一致.     

1Cr18Ni9Ti不锈钢的双频电磁约束成形工艺参数优化

根据高频磁场利于感应加热、低频磁场利于熔体成形的特点，针对不锈钢(1Cr18Ni9Ti)密度大、熔点高和约束成形的熔体高度低等成形困难的特点，提出了利用低频磁场约束成形、高频磁场在不影响成形磁场的条件下辅助加热的不锈钢双频电磁约束成形方法，以便温度场和成形力场的最佳耦合．通过实验和理论分析，设计了不锈钢双频电磁约束成形的成形感应器和预热感应器，并确定了感应器间的距离和屏蔽罩的放置方式，研究了预热感应器对温度场的影响规律，从而建立了不锈钢的双频电磁约束成形系统．在对熔体的稳定成形分析的基础上，利用双频电磁成形系统成功抽拉出圆形不锈钢样件．