链轮电磁感应加热过程中的优化设计

 电磁感应加热技术有效地节约了钢铁制造成本,积极推动了钢铁行业绿色制造。优化重载链轮电磁感应加热过程是生产高品质链轮的一个重要分支。在对链轮进行热处理强化时,普通圆形感应线圈在单一电流频率下难以实现齿廓的均匀加热,容易导致淬火层的硬度分布不均,造成工件开裂。仿形感应线圈比普通圆形感应线圈具有更好的加热效果,但是仿形感应线圈研发周期长,成本昂贵,不利于大规模推广应用。考虑到实际加工成本及生产需求,在完全仿形感应线圈的基础上,提出了一种齿顶位置为V形角的仿齿廓感应线圈,该感应线圈到齿顶和齿根的间隙不等。进一步建立了双排链轮电-磁-热耦合温度场模型,并进行试验验证。研究发现这种带V形角的感应线圈与圆形感应线圈相比,能够改善磁通量在空间的分布方式,强化感应线圈和齿根之间的临近效应,同时减弱感应线圈和齿顶间的临近效应,提高了链轮沿齿廓温度的均匀性。量化分析了不同电磁参数(电流频率和电流密度)和感应线圈的结构(V形角,感应线圈到齿轮的距离)对提升加热速率和改善温度均匀性的作用规律。感应线圈的V形角结构有利于提高齿轮的电磁加热质量,对推动实际加工应用和提升企业效益具有重要生产价值,有利于促进精品钢生产。     

线圈结构对重载链轮感应加热过程的作用

 重载链轮是冶金工程领域基础传动件之一,对其进行表面强化处理是提高寿命的重要手段。对链轮采用仿轮廓外形的线圈进行电磁加热可获得近似的仿齿形加热层。但是在圆环效应和邻近效应的综合作用下,磁场强度的不均匀分布成为链轮温度不均匀的根本原因,控制磁力线在空间中的合理分布仍是获取高品质加热质量的关键因素。研究了重载链轮感应加热机制,建立了多坐标精准控制仿真模型,分析感应线圈结构参数对加热质量作用规律,发现调整线圈角度、齿根半径、齿顶距离可使齿廓最大温度差比完全仿形线圈最高下降1/3。