曲轴红套感应加热的数值仿真

为了将感应加热技术应用于曲轴红套工艺中,建议在曲臂孔内侧布置一个圆形线圈的同时,在位于曲臂孔与曲柄销之间的曲臂外围再布置一个矩形线圈,通过建立曲臂感应加热有限元分析模型,利用ANSYS软件对不同线圈参数条件下曲臂在感应加热过程中的温度场分布情况进行了数值仿真研究,结果表明,通过调整感应线圈电流密度、交变频率等工艺参数,可以确保曲臂孔四周温度分布均匀,进而满足曲轴红套工艺质量的要求。此外,还对感应加热的影响因素进行了探讨。     

基于电磁-热-结构耦合的船用曲轴红套工艺仿真

船用曲轴的红套工艺过程多采用感应加热方式对曲拐进行加热.针对加热过程电磁-热-结构多场耦合问题的复杂性,以某型号船用曲轴为参考对象,对加热过程进行数值模拟分析.在研究曲轴材料随温度变化的非线性物理特性基础上,在电磁场-温度场-应力场的顺序耦合过程中,加入温度场对电磁场的双向耦合分析,分析温度场对电磁场的反馈作用;归纳感应加热过程的电磁场、温度场及应力场的分布规律;对比研究曲拐加热时矩形加热器的相对位置、加热时间对曲拐的温度场分布的影响,确定曲拐加热后满足红套孔椭圆度要求的电流密度、电流频率、矩形加热器相对位置及加热时间等设计参数,为科学制定红套工艺提供有效参考.     

感应加热线圈参数对被试件温度场的影响分析

针对感应线圈参数对感应加热温度场的影响问题,以ANSYS软件为工具,采用磁热耦合分析的方法,对不同参数水平条件下的电磁感应加热过程进行了有限元计算。运用仿真结果对比分析的方法,研究了感应线圈形状、与加热面间的距离、线圈铜管宽度以及铜管间距对感应加热温度场的影响规律。并以平板被试件为对象,设计了平板感应加热测温试验,对仿真结果进行了试验验证。研究结果表明,感应加热温度场高温区域的形状与线圈形状相似;线圈与加热面之间距离越小,加热温度幅值越大,但对温度分布基本无影响;铜管越细或铜管间距越小,加热最高温度越高,且高温区域向平板边缘移动。     

热疲劳试验用电磁感应线圈热效率分析

高频感应加热广泛应用在热疲劳试验中,感应线圈是感应加热装置的核心部件。线圈壁厚过薄会使线圈效率降低,壁厚过厚则使线圈发热严重,损坏线圈。对热疲劳试样的感应加热过程进行了数值模拟,发现:增大线圈壁厚能够提高试样加热的最高温度,线圈壁厚过厚时,线圈之间的邻近效应使得试样表面焦耳热分布带变窄,不能均匀透热加热区域。线圈壁厚在(0.3~0.5)mm时,线圈热效率较低,线圈壁厚为1.5mm时,线圈热效率最高,线圈壁厚超过2.5mm时,线圈热效率反而下降。该研究对于电磁感应加热线圈的设计具有一定的指导意义。     

高温自润滑材料电磁感应熔渗加热过程数值分析

为制备具有优良高温自润滑性能的材料,基于电磁感应加热特点的理论分析,对应用电磁感应加热方式,驱使润滑材料向烧结基体材料孔隙中熔渗的加热过程,建立了电磁场与温度场的耦合分析模型。采用多场耦合的有限元方法,对感应加热过程中的磁场和温度场进行了瞬态仿真,研究了不同的电流密度和频率对磁场和温度场分布的影响。结果表明,通过选择合适的电流密度与频率组合进行加热,可获得有利于润滑材料熔渗的加热温度与温度梯度场,从而有助于不同自润滑材料电磁感应熔渗工艺参数的选择。     

感应加热与传统加热模式大型筒节加热效果研究

目前大型筒节加热采用台车式电阻炉,能耗大、效率低下,设计一种可调式矩形线圈感应加热方式,研究矩形线圈感应加热方式与传统的电阻炉加热方式和螺旋线圈感应加热方式下大型筒节正火加热过程的温度场和热应力,研究结果表明:采用电阻炉加热时,筒节的温度场分布较均匀,但总加热时间较长,需31.4 h达到正火温度940℃;采用螺旋形线圈感应加热时,总加热时间约为19.3 h,相对电阻炉其加热效率有了大幅度的提升,但加热过程中,筒节内外表面的温差更大,开裂风险更高;采用矩形线圈感应器加热时,在均温段筒节内外表面均分布涡电流和加热功率高于螺旋形线圈感应器,其加热效率得到进一步提高,总加热时间约为9.2 h。筒节的整体加热效果较好,热应力也在筒节材料的承受范围之内。     

钢曲轴中频感应淬火数值仿真及加热方式影响研究

针对钢质曲轴在实际工程当中的淬火表面处理工艺,采用有限元法对其加工过程中的多物理场耦合现象进行仿真,获得曲轴在淬火加热过程中的温度场分布,空气中冷却过程的温度场,以及内部最终的残余应力场,并在此基础上分析不同的加热模式的影响。研究结果表明,不同的加热顺序对留在曲轴内的残余应力有较为明显的影响,采用先整体-后局部的加热方式对曲轴进行感应淬火强化时,曲轴在加热过程中的最高温度值更低,造成曲轴损伤的可能性更低,同时能够获得更好的强化效果,更适合在实际工程当中采用。     

氮化镓MOCVD感应加热装置的优化设计

为了设计一款成本低、效率高的中频感应加热器样机,利用ANSYS软件对感应加热立式氮化镓MOCVD反应室建立2D模型。首先分别通过改变加热线圈与石墨基座下表面距离及线圈之间的间距,研究分析其改变对石墨盘表面温度均匀性分布的影响,热-电耦合分析结果表明减小线圈和石墨之间的垂直距离及线圈之间的距离可以提高加热效率,并根据仿真结果对感应加热器的结构进行优化设计,确定加热效果较好的加热器结构。结合仿真与分析结果,制作出一台感应加热器样机。实验验证可知,石墨盘表面温度浮动在0.2%,温度分布均匀性较好,符合工艺的要求,满足生产条件。     

基于电磁感应加热的硫化机热板温度场分析

针对硫化机热板加热问题,基于电磁感应加热对硫化机热板的温度场进行了分析.在分析中,采用六种不同方案对硫化机热板喷涂涂层,并对硫化机热板进行电磁感应加热.通过分析,得到硫化机热板目标面温度对保温电流的影响,基于温度不均匀因数对硫化机热板目标面温度的均匀性进行评估.分析表明,六种喷涂方案中仿线圈形状喷涂为最优方案.基于仿线圈形状喷涂方案,通过正交试验法分析加热频率、线圈与喷涂层距离、加热电流对硫化机热板目标面温差的影响,进而得到最优参数组合.     

非均匀磁场环境下坯料感应加热模拟技术研究

在总结感应加热常规数值模拟方法的基础上,分析了线圈端部磁力线逸散对磁场分布的影响以及线圈在空载及满载情况下的磁场分布差异,提出了按二维问题进行非均匀磁场环境下感应加热数值模拟分析的必要性.通过多工位建模的方法实现了坯料在线圈中的运动,解决了二维感应加热数值模拟时坯料在不同工位上的温度场数据传递的难题.提出了按不同温度范围选用辐射系数的方法.感应加热实际工况的数值模拟结果表明,按二维问题得到的坯料温升过程比一维方法更加符合实际状况.     

圆环内圆磨削的有限元仿真

对二维圆环内孔磨削的温度场和应力应变场用有限元方法进行了仿真.用命令流方式建立了圆环传热有限元分析模型,采用外圆夹紧与盘面夹紧方式进行了对比,计算得到工件的温度场基本上呈环状分布,周向基本均匀,径向温度梯度较大;内孔最大热变形出现在夹紧位置之间,达到了0.030mm,外圆最大热变形达到0.062mm,内孔磨削后将产生较...     

基于简化热源的金刚石磨粒高频感应连续钎焊温度场仿真研究

针对高频感应连续钎焊温度场有限元仿真多场耦合计算复杂、效率低的问题,提出一种基于高斯分布的高频感应钎焊简化热源模型代替复杂的耦合计算,该模型的参数与感应器结构尺寸以及加热率密切相关。通过与传统电磁场—温度场耦合模型以及试验结果进行对比发现：相对于电磁场—温度场耦合模型,简化热源模型的网格数量和运算时间分别减少26.4%和44.6%,两者的计算结果误差最大为8.02%,而电磁场—温度场耦合模型获得的温度分布和加热曲线更接近试验测试结果;基于简化热源模型的高频感应连续钎焊温度场仿真结果与试验值之间的误差为10.1%,表明该模型能较好地预测移动感应加热的温度;移动感应钎焊仿真结果显示,扫描速度对工件残余应力的影响比较显著,而钎焊温度对工件残余应力的影响不明显。     

半组合式曲轴感应加热过程的数值模拟

从麦克斯韦方程组和导热微分方程出发,导出了感应加热工件的电磁场、温度场分布基本方程;并以电磁场和温度场有限元分析为基础,建立了有限元分析模型.利用通用有限元软件ANSYS对大型半组合式船用曲轴红套感应加热过程进行仿真分析,得到了工件温度分布图,并通过实验进行了验证,为其红套工艺的制定提供了参考和依据.     

基于K型热电偶的输送带接头硫化感应加热系统的温度监测

传统的输送带接头硫化加热方式存在加热不均匀、时间长、效率低等问题,为此提出了一种基于电磁感应的输送带接头硫化加热系统。搭建了接头硫化感应加热系统的整体框架,然后通过COMSOL软件仿真得出通电线圈作用下的加热板温度分布云图,结合仿真结果,在钢板上的不同位置布置K型热电偶,通过LK-S多路温度记录仪将测得的温度数据记录下来。结果表明:所设计的感应加热系统能够使硫化加热板均匀发热,且由K型热电偶与多路温度记录仪构成的温度监测系统能够对数据进行可靠的采集与处理。     

用划线方法确定曲轴的回转中心

曲轴毛坯锻造过程中由于压机异常、模具异常等因素影响造成曲轴毛坯成型偏离设计成型状态;曲轴锻造需要加热、曲轴热处理(调质)也需要加热,在加热过程再到冷却过程有应力的释放,当应力释放时曲柄销开档有不同程度的张开,由于应力分布不是均匀的所以各曲柄销的张开程度也不同造成曲轴弯曲;如不重新确定曲轴的回转中心,在后期加工过程中很容易使产品不合格,甚至可能会造成曲轴报废;为避免企业造成重大经济损失,划线确定曲轴的回转中心是必要的。     

线接触钢绞线感应加热线圈结构参数优化

根据感应加热线圈变压器串联等效电路模型,对感应加热线圈内径大小与感应加热效果的关系进行了理论分析,通过有限元建模计算不同内径下的感应加热效果的数据,采用多项式拟合法处理数据得到最佳拟合多项式,反映数据之间整体的变化规律。结果表明:心表温差、功率与内径大小之间呈现递减趋势,加热时间与内径大小之间呈现递增趋势。依据最佳拟合多项式建立内径优化模型,利用遗传算法求解优化模型,得到内径最优值为49.15 mm,该最优值为感应加热线圈优化设计提供理论依据。     

在线多工位曲轴并行热处理装置设计

轴颈表面磨损、轴颈与曲柄过渡圆角处疲劳裂纹或断裂是曲轴的主要失效形式,故合理的热处理是曲轴加工中至关重要的工序。在线多工位曲轴并行热处理装置,热处理时曲轴竖直放置,采用定位板+活动顶尖+气动三爪卡盘+偏心顶尖定位,气动三爪卡盘夹紧;同步传动机构带动曲轴和平行四边形机构转动,向外输出同步转速;平行四边形机构上配备有3～15个感应加热机构,能同时对曲轴在线多工位并行热处理;平行四边形机构驱动感应加热机构在水平面内平动,保证感应加热器与曲轴轴颈相对位置不变,且与轴颈不接触,防止划伤轴颈已加工表面;感应加热机构加热温度稳定,且具有保温功能;同时,还设计有自动送料机构;定位夹紧机构和自动送料机构的运动由液压气动控制系统控制。该曲轴热处理装置效率高、热处理部位受热均匀、效果好、变形小,能适应多品种曲轴的在线热处理。     

500公斤无芯工频感应熔炼炉

一、概述无芯工频感应熔炼炉是利用电磁感应原理加热和熔化金属的熔炼炉。装在坩埚里的炉料(被熔金属)置于感应器中,当感应线圈通以交流电时,炉料由于电磁感应而产生出强大的电流,使金属加热和熔化。也就是说,无芯工频感应熔炼炉象一个空芯的变压器,能量是从感应线圈感应而传递到炉料中去的。此时,供给感应器线圈的交流电能转变成电磁能,电磁能在炉料中又重新变为电能,最后转变为热能,使金属熔化。本炉主要基本技术参数如下:     

基于CFD技术纺织空调送风口结构的优化设计

为满足细络联联接的细纱机和络筒机各自所需的温湿度条件,本文采用一种通过调整送风口结构参数来精确控制送风方向及气流分布的定向送风口,利用CFD技术对不同送风口结构下的车间气流分布进行数值模拟,分析对比速度场、温度场及湿度场的分布特点。结果表明:当导流板角度一定时,整流格栅的通孔直径从10 mm增大至32 mm,工作区域的风量和温度分布更均匀,相对湿度可以满足各自工艺需求,但机器周围风速偏高。综合考虑确定通孔直径为30 mm时的送风口结构为最优结构,并试验验证。研究结果可以为纺织空调送风口结构的优化设计提供理论指导。     

互补式双层时栅角位移传感器研究

针对当前研制的双层时栅角位移传感器感应信号幅值小、时变磁场的均匀有效面积利用率低等问题,在原有“八”字形半正弦结构的基础上提出了一种双层互补式时栅角位移传感器设计方案。根据双层时栅位移传感器的特点,建立了其空间磁场分布模型,验证了双层时栅角位移传感器的互补式结构在构成行波上的优势;根据激励线圈的磁场分布规律进行建模,得到该参数状态下双层平面激励线圈的间距为0.235 mm。最后进行了有限元仿真分析和实验验证。仿真分析表明：采用互补式结构能有效增大感应信号强度,传感器的短周期误差峰峰值显著降低,能够有效抑制角度误差中的1次谐波和4次谐波。实验数据表明：传感器短周期原始误差为(-13.61″,13.30″),修正后误差为(-3.01″,0.78″);传感器长周期原始误差为(-19.60″,21.96″),修正后误差为(-2.62″,3.30″);相比单层“U”字形结构,1次误差减小了66.3%,4次误差减小了25.3%。