基于感应加热的等温成形工艺研究与模拟
【学位单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位年份】:2018
【中图分类】:TB331
【部分图文】:
第二章 感应加热原理与有限元模型的基本原理与特点定律与焦耳热效应丹麦物理学家奥斯特(H.Oersted )发现带电导体的周理学家法拉第(M.farady)发现导体做切割磁力线流,这就是著名的电磁感应定律。奥斯特和法拉第的相互转换关系。1840 年,英国物理学家焦耳(J.J部分转化为热能,这即是焦耳—楞次定律。电磁感构成了感应加热的理论基础。过程中,流经感应线圈的交变电流在线圈周围产生切割磁力线而产生感应电流,并转化为热能,从而直交变磁场
上海交通大学硕士学位论文表 2-2 空气与线圈的材料参数Tab.2-2 Material properties for air and coil质量密度 Kg/m3导热系数 W/m ℃ 比热容 J/Kg ℃ 介电常数 F/m 磁导率 H/m1.3 0.024 1000 8.854×10-121.25×10-6在模型的远场空气的外边界施加电磁边界条件为:磁势和电势为 0。在试样的外边界施加热辐射边界条件,辐射率为 0.4。线圈中施加电流密度载荷为 5.3×106A/m2,频率为 31300Hz。2.4.3 模拟结果图 2-3 是模拟得到的模型温度场变化图。可以看到,由于感应加热具有集肤效应,试样靠近线圈的外表面最先开始升温,并且端部温度最高,符合感应加热的端部效应[50]。随着时间延长,温度不断向试样右端和心部传导,最终形成径向均温,轴向温度线性变化的温度场,与理论分析结果比较吻合,证明该模型具有一定的合理性。
应加热过程中试样材料的热物性(如导热系数、磁导率等)会对加尤其是铁磁性材料,在感应加热过程中磁导率随着温度变化较大,较非铁磁性材料更为复杂。为了了解不同材料感应加热时的温升规两种磁性不同的材料,即铁磁性材料 45 钢和非铁磁性材料 TiB2/707料,进行感应加热实验,以研究两者在同一加热条件下温升曲线的时,借助非线性有限元软件 Marc,研究感应加热过程中电流频率和热过程的影响规律,为后续研究等温感应加热工艺奠定基础。感应加热实验方案验设备为中频感应加热电源,通过电缆与感应线圈相连。感应线圈径为 34mm,外径为 47mm,高度为 14.5mm。试样材料为 45 钢和 Ti合材料,尺寸均为Φ20×50mm。验前利用DHJ热电偶焊接机将两只K型热电偶分别焊接在试样的表,以测量试样表面和中心的温度,温度数据由 Daqbook 2000 系列数。实验装置和试样测温点如图 3-1 所示。中心
【参考文献】
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本文编号:2818211
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