横向磁通感应加热带材温度场的计算分析

连续运动的带材在横向磁通感应加热装置下通过交变磁场感应出涡流,产生焦耳损耗从而对运动带材进行加热。横向磁通感应加热具有加热速度快,加热频率低等一系列优点,但是在加热过程中会出现带材出口处温度分布不均匀的现象,这严重制约横向磁通感应加热在实际工业生产中的应用。本文以六边形线圈为例,通过设计单一变量试验进行对比,分析线圈所加激励电流以及线圈相对位置对运动带材表面温度分布所产生的影响,从而确定合理的加热条件,为扩大横向磁通感应加热在实际生产中的应用提供理论支持。     

不同焊接方法对导电铜排焊接接头质量的影响

针对铜排的焊接接头,采用氦气保护的TIG焊、氩气保护的TIG焊和感应钎焊三种焊接方法,通过焊接接头外观质量检验、宏观金相检验、焊接接头强度拉伸试验等方面的研究,采集了大量试验数据,并对试验数据进行了分析,确定采用感应钎焊进行铜排焊接,能获得满足设计要求的焊接工艺。     

串联谐振式高频感应焊接逆变电源

传统的高频感应加热电源通过改变逆变器的工作频率来调节输出功率，逆变器的输出功率因数很低，而且逆变器开关管工作在硬开关状态，开关损耗大，效率低。按照大功率发电机、变压器铜排绕组焊接工艺和不同规格铜排的焊接要求，这种设备不适合这类应用。作者研究了新型频率跟踪电路，控制逆变器工作在谐振状态，负载等效阻抗呈电阻性，逆变器的输出功率因数接近1，大大减小了开关器件的功率损耗，提高了整机的效率。功率调节采用直流斩波调压实现。设计并制作了20kHz／30kw串联谐振式高频感应焊接逆变电源，改变了传统的焊接工艺，具有体积小、效率高、加热速度快等优点。     

横向磁通感应加热装置中线圈形状对涡流及温度分布的影响

针对在横向磁通涡流感应加热中金属薄板表面温度分布不均匀的问题，提出了判断薄板表面涡流分布的方法，即薄板表面上的涡流分布可以近似为线圈几何形状在薄板表面的投影；进一步阐述了投影面积决定温度分布情况，因此为了在薄板表面得到均匀的温度分布应依据投影面积来选择线圈形状的设计原则。依据上述论断设计了连续运动薄板的横向磁通涡流感应加热装置，其数学模型包含一组稳态涡流问题的偏微分方程和含运动媒质的傅立叶热传导方程。采用三维有限元法对涡流场和温度场的耦合问题进行了数值分析，通过数值计算得出了薄板表面上的涡流、热源和温度分布，并将感应加热装置出口处沿宽度方向的计算值与测量值进行了比较，进一步验证了上述论断。     

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。     

基于有限元的封装模具感应焊接仿真与分析

采用感应焊接方式实现5052-H34铝合金封装模具之间的连接。为研究感应焊接时间、感应线圈间距和感应线圈与封装模具之间距离等主要焊接工艺参数对封装模具感应焊接接头成形质量等影响,基于有限元技术、电磁学与热传导理论建立了封装模具感应焊接仿真模型,分析不同焊接工况下模具感应焊接温度场、应力与变形的分布,这对于提高感应钎焊焊接接头的成形质量有重要的研究意义和实用价值。     

铝合金高频感应热丝TIG焊接方法

提出了高频感应热丝TIG焊接新方法,焊丝加热温度和深度可控,加热速度快,能适应高速送丝要求.高频感应加热消除了常规热丝TIG焊旁路电流磁场引起的电弧偏吹现象.另外,由于该方法不需利用焊丝本身的电阻产热,所以适用于铝合金等低电阻率金属焊丝.根据感应线圈的电感和工作频率要求,设计制造了适用于Φ1.6 mm铝合金焊丝的高频感应加热线圈和套筒.利用热电偶测量了不同送丝速度下的焊丝温度.结果表明,当送丝速度高达6～10 m/min时,焊丝的温度完全能够满足热丝焊的要求.6～10 m/min的送丝速度较常规TIG焊接提高了3倍以上,大大提高了焊接效率.     

PSM功率控制超音频逆变焊接电源

按照大功率发电机、变压器铜排绕组焊接工艺和不同规格铜排的焊接要求，采用脉冲均匀对称密度调节（pulse-symmemcal modulated）功率控制串联谐振式DC／Ac逆变器，设计了20kHz／／40kw超音频感应逆变焊接电源。逆变器采用全桥串联谐振式逆变电路，具有变频和功率调节两个功能。逆变器的开关管按照PSM的控制策略实现功率控制；逆变器跟踪负载谐振频率，控制开关管在零电流开通和关断，实现ZCS和ZVS软开关，大大减小了开关器件的功率损耗，逆变器的输出功率因数接近1，提高了整机的效率。     

高效感应热处理电源的本质和参数的思考

对每一种感应热处理应用来说,都有一个最优的感应圈或加热线圈的设计,同样,也有一个最优的电源设计来满足该应用的要求,电源的操作特性必须恰当地配合线圈的要求以获得所希望的加热图形。本文着重讨论不同类型电源的特性,从而可以根据不同应用选择最佳方案。     

工频无芯感应电炉

一、概述工频无芯感应炉用50赫芝交流电直接作为炉子的电源。交流电通过感应线圈时,产生强烈的交变磁通,由于电磁作用,坩埚中的金属炉料,被感应电流加热并熔化。炉子主电路中,设有相平衡器,把炉子的单相负荷,均匀地分配到三相线路上,维持电网三相负荷之均衡。感应线圈外侧装有10付磁轭,导引磁通按规定回路闭合,减少漏磁通,简化炉架结构。采     

高频感应焊接的特点及其在异种金属焊接中的应用

回顾了高频感应的定义和发展,介绍了高频感应加热焊接的基本原理和其加热速度快,焊接热影响区小,能量集中,冷却时间短以及环保、节能等特点.针对异种金属焊接存在的难点,综述了常用的焊接方法及其优缺点.高频感应焊的快速加热和表面集肤效应的特点,使其能够实现异种金属钎焊和表面熔覆焊的冶金结合,接头性能优良.指出感应圈的形状及其与...     

高频感应钎焊热管砂轮仿真与试验研究

为提高热管砂轮的强化换热优势,设计一种适合高频感应加热的热管砂轮感应器,并使用仿真软件分析电流大小、加热间隙、线圈夹角3个参数对钎焊温度分布的影响,由此确定热管砂轮高频感应钎焊的优化参数组合。最后,利用优化的感应器结合高频感应钎焊技术制成CBN磨粒热管砂轮。试验结果表明:加热时基体温度分布均匀,砂轮表面钎料与砂轮基体和磨粒结合良好,CBN磨粒有序排布,验证了钎焊工艺参数和感应器结构设计的合理性。      

Magnetic Flux Controllers for Induction Heating Applications

Application of magnetic flux controllers/concentrators to induction heating coils can drastically improve the process efficiency and heat pattern control. Presentation includes: benefits provided by flux controllers, materials available for controllers, application techniques, computer assisted design of induction coils with concentrators, examples of applications. Depending on induction system design, magnetic flux controllers can concentrate heating in a specified area,change heat source distribution and shield a particular part zone or external area preventing unintended eddy current heating.Besides of the coil efficiency improvement and optimal power distribution, magnetic flux controllers reduce the coil current demand from a supplying circuitry thus strongly reducing losses in busswork, cables, transformers and inverter components.Improvement that can be achieved due to magnetic flux controllers is case dependable. 2D and 3D computer simulation allows the designer to predict accurately effect of controllers on the coil parameters and temperature distribution and optimize the whole electromagnetic system. Special attention in presentation is paid to new magnetodielectric materials optimized for induction heating conditions. These materials have high magnetic permeability and saturation flux density,excellent machinability, good chemical and temperature resistance. Concentrators from these materials can work in a wide range of frequencies and specific powers. Examples of magnetic flux controller application include surface hardening of shafts and gears, induction surface hardfacing and brazing.     

电触点感应钎焊及控制

本文求解了适用于电触点感应钎焊的电磁场及热场耦合方程,获得了二维电触点感应钎焊的理论解,并建立了电触点感应钎焊的有限元模型,二者对比分析,验证了有限元方法分析电触点感应钎焊的可行性。数值结果表明：焊接区域的温度在靠近电触点边界的位置最高,越靠近电触点中心位置的温度越低。线圈增加铁氧体后,电触点中心位置与电触点边界位置的焊膏熔化情况更为接近,一定程度上改善了焊接面温度的不均匀分布。另外,线圈改进前后,焊接时间均随着焊接电流的增大而减少。相同焊接电流参数下,使用了缠绕有铁氧体的感应线圈只需花费更少的时间就可达到所需温升,这大大提高了电触点组件的焊接效率。因此,我们可通过在感应线圈中间增加铁氧体来改善感应钎焊温度不均匀分布,以及缩短焊接时间,从而提高电触头感应钎焊的焊接质量和焊接效率,这对电触点材料的焊接有一定的指导意义。     

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.     

真空电弧焊接与钎焊技术

主要研究真空条件下的自持放电电弧作为新型热源用于熔化焊及钎焊的工艺适应性。研究结果表明，该热源用于熔焊时，电弧挺度大，穿透能力强，焊缝正反面成形好，接头强度及塑性指标均优于常规焊接方法。而将其作为局部加热热源用于真空钎焊时，又具有电弧柔性大、升温速度快、参数可控性好、焊适民形好等优点。     

面向制冷行业在线应用的铝铝感应钎焊

铝管由于其熔点低,在焊接的过程中很容易烧破,致使管壁减薄或管路泄漏。所以,制冷行业的铝铝管路基本采用洛克环进行连接,洛克环连接的成本较高,并且洛克环在本质上不属于焊接,在安装工艺不成熟时也会存在较大比例的焊漏率;铝铝感应钎焊在工艺成熟的前提下可以实现铝管的低成本连接,并且焊接效果稳定,降低焊漏率。针对铝铝管的感应钎焊进行研究,并探究铝铝感应钎焊的在线应用条件,推动感应钎焊在制冷行业铝铝管路连接中的应用和发展。     

铝/不锈钢大平面高频感应钎焊感应器的优化设计

采用计算机辅助设计手段进行了大平面高频感应钎焊温度场的数值模拟与感应器的优化设计，研究表明，数值模拟可以作为感应加热设备设计的重要方法。针对铝／不锈钢大面积方形烤盘的高频感应钎焊问题，利用该模拟优化准则，分析事故原因，改进了原有的感应加热工艺，经实践证明，产品质量明显提高。     

IGBT感应加热/钎焊电源的控制电路设计

采用新型功率半导体开关器件IGBT来研究开发感应加热/钎焊电源,将比普通的晶闸管电源更具有技术经济优势.分析了IGBT感应加热/钎焊电源的特点,采用调压调功方式和频率跟踪技术,提出了大功率超音频串联谐振电源设计的方案,基于锁相环(PLL)和可编程门阵列(GAL)器件设计了一种控制电路,分析了其工作原理及试验测试结果.