棒材鍛前感應加熱數(shù)值模擬及電熱特性分析.pdf

1、感應加熱是利用工件中渦流的焦耳效應將工件加熱，這種加熱方式具有效率高、控制精確、污染少等特點，廣泛地應用于鋼坯鍛造生產中。如果坯料心表溫差太大，會造成坯料內產生附加應力或組織不均勻，甚至產生裂紋，影響材料的成形工藝和質量。如何精確控制輸入功率、加熱時間、合理優(yōu)化設備結構及操作參數(shù)，使之在滿足加熱工件各項性能要求的基礎上，有效地提高產品質量、加熱效率、節(jié)約資源具有重要的意義。
　　本文根據(jù)感應加熱原理，針對中頻感應鍛造爐加熱特點，利

2、用ANSYS有限元軟件，確定了電磁場、溫度場的數(shù)學模型，并確定了求解的邊界條件;根據(jù)模擬計算結果，分析了電磁場、溫度場隨加熱時間的分布規(guī)律，渦流功率密度隨加熱溫度及加熱時間的變化規(guī)律;其次根據(jù)金屬加熱理論，可以計算出金屬加熱進入正規(guī)期后，加熱時間與表面溫度的函數(shù)關系，以此驗證所建模型是正確的。
　　利用所建模型，選取不同規(guī)格的棒材進行感應加熱模擬，對其加熱特性進行了研究。首先，研究了棒材直徑、頻率變化時，對電效率、熱效率及電熱效率

3、的影響關系，得到了在同一感應器中加熱不同規(guī)格的棒材所應選擇的最佳頻率;其次，研究了棒材直徑、輸入功率變化時，對電效率、熱效率及電熱效率的影響關系，得到了在滿足斷面溫差的條件下所應輸入的最大功率;第三，研究了在滿足斷面溫差的情況下，電效率、熱效率、電熱效率隨時間的變化關系，得到了合理制定加熱制度的依據(jù)。
　　本文給出了帶有爐襯的棒材感應加熱設備的數(shù)學模型，通過數(shù)值模擬，分析了感應加熱的電熱特性，為實際生產精確控制鍛件斷面溫度分布、提