基于感应重熔温度场模拟的控制系统设计及改性Ni60涂层研究
发布时间：2021-07-08 13:13
在轧钢生产过程中,炉底辊、输送辊等工作辊与红热的钢板直接接触,长期运行后,辊面会产生大量裂纹、掉块等缺陷而失效。因此,采取合适的表面工程技术对损坏的辊面进行修复及强化尤为重要。相对于热喷涂、堆焊等工艺方法,感应重熔技术在修复和强化冶金辊面时具有独特的优势。但目前传统的感应重熔设备大多以人工观察控制为主,自动化程度低。感应重熔过程受到电磁-热耦合场作用的影响,很难用精确的数学公式来准确分析其加热过程。工件感应重熔过程中,操作人员需要通过工件表面出现的“镜面效应”来判断工件表面重熔状况,对操作人员技术水平要求较高。同时冶金辊工作时受强磨损与高温腐蚀综合作用,常规Ni60合金涂层逐渐难以满足使用要求。针对上述问题,本文在以下几方面进行了相关研究。第一部分,采用ANSYS软件多场求解法对感应重熔过程进行数值模拟仿真。通过建立几何模型、定义单元属性、确定网格划分形式以及对一些相关边界条件的约束,模拟计算了感应重熔电流、频率、感应圈间隙等工艺参数变化对工件表面温度的影响规律,并对感应重熔数值计算结果进行分析。同时,搭建了验证重熔参数变化对工件表面温度影响的实验平台,研究表明,实验结果与模拟结果有较...
【文章来源】：机械科学研究总院北京市
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氧乙炔火焰喷涂设备
表 2-4 感应重熔工艺参数工艺条件 工艺参数加热电流/A 46加热电压/V 480加热功率/kW 22工件转速/r·min-140线圈移速/mm·s-10.5线圈间距/mm 4电源频率/kHz 8
实际生产过程中，感应重熔的温度场分布计算是一个十分复杂的问题，它不是关于空间和时间的四维函数，而且还涉及材料的非线性变化问题，因此，在不响对主要问题分析的前提下，需要进行一些简化处理。本文研究的重熔工件为圆柱体，假设工件材料本身性质满足连续性和均匀性由于施加的载荷以及材料性能都沿轴呈对称性，因此求得的温度场也是呈轴对称为计算方便，我们把三维问题简化为平面问题，同时为减小计算机运算时间，ANSYS 软件数值模拟技术中，我们将工件沿轴向方向截面的四分之一作为研究对在实际生产中，感应加热线圈截面通常做成矩形或圆形，端部为平行的空心管以便通入冷却水和连接电源的正负极，冷却水的通入使线圈在加热过程中温度变很小，可忽略温度变化，加热线圈实物图如图 3-2 所示。为方便模拟计算感应重过程，我们将线圈做成封闭的矩形圆环，并在线圈上施加等效的电源电压；基于却水的作用，加热线圈模型温度设定为恒定值，以省去感应加热线圈冷却过程。化后的模型如图 3-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]多步感应熔覆镍基合金涂层的组织及腐蚀行为[J]. 于静,宋博. 材料热处理学报. 2018(10)
[2]马钢废旧喷焊辊修复再利用技术研究[J]. 顾海成. 科技经济导刊. 2018(03)
[3]稀土CeO2对Ni60A激光熔覆层组织与性能的影响[J]. 何骅波,戴姣燕,杨梦梦,黄晓波,徐金富. 兵器材料科学与工程. 2017(06)
[4]液压支柱高频熔覆再制造技术研究[J]. 朱福栋,马长平,张立峰. 热加工工艺. 2017(04)
[5]感应重熔超音速火焰喷涂铁基涂层的耐蚀性[J]. 叶富明,周洪宇,胡舸. 材料热处理学报. 2016(06)
[6]稀土元素对Nb-Si基超高温合金的合金化作用和抗氧化涂层改性作用[J]. 孙志平,尹梦娇,赵崇军. 铸造技术. 2016(05)
[7]基于红外测温技术的重熔控制系统[J]. 黄晓寸. 沧州师范学院学报. 2016(01)
[8]单一稀土元素在铸造铝合金中应用现状[J]. 辛明德,李忠允. 机械工程师. 2015(11)
[9]LZ50车轴钢表面激光淬火对其摩擦磨损性能及机理的影响[J]. 李健,陈中兴. 材料保护. 2015(04)
[10]不同方法制备NiCrBSi涂层的结构与摩擦学性能[J]. 张梦清,张伟,于鹤龙,张攀. 中国表面工程. 2014(06)
硕士论文
[1]稀土氧化物CeO2对H13钢激光熔覆钴基合金组织和性能的影响[D]. 魏铭.哈尔滨工业大学 2018
[2]Cr8钢轧辊同步双频感应加热数值模拟研究[D]. 陈威宇.燕山大学 2017
[3]稀土氧化物对堆焊WC/Ni涂层组织性能影响的研究[D]. 王枭.昆明理工大学 2016
[4]基于ANSYS的感应加热负载的数值模拟[D]. 涂章银.天津大学 2012
[5]PLC网络控制系统在汽车车桥焊接生产线中的应用[D]. 王海涛.西华大学 2011
[6]高频感应熔覆耐磨耐蚀熔覆层的制备与组织性能研究[D]. 钟娜.中国石油大学 2010
本文编号：3271640
【文章来源】：机械科学研究总院北京市
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氧乙炔火焰喷涂设备
表 2-4 感应重熔工艺参数工艺条件 工艺参数加热电流/A 46加热电压/V 480加热功率/kW 22工件转速/r·min-140线圈移速/mm·s-10.5线圈间距/mm 4电源频率/kHz 8
实际生产过程中，感应重熔的温度场分布计算是一个十分复杂的问题，它不是关于空间和时间的四维函数，而且还涉及材料的非线性变化问题，因此，在不响对主要问题分析的前提下，需要进行一些简化处理。本文研究的重熔工件为圆柱体，假设工件材料本身性质满足连续性和均匀性由于施加的载荷以及材料性能都沿轴呈对称性，因此求得的温度场也是呈轴对称为计算方便，我们把三维问题简化为平面问题，同时为减小计算机运算时间，ANSYS 软件数值模拟技术中，我们将工件沿轴向方向截面的四分之一作为研究对在实际生产中，感应加热线圈截面通常做成矩形或圆形，端部为平行的空心管以便通入冷却水和连接电源的正负极，冷却水的通入使线圈在加热过程中温度变很小，可忽略温度变化，加热线圈实物图如图 3-2 所示。为方便模拟计算感应重过程，我们将线圈做成封闭的矩形圆环，并在线圈上施加等效的电源电压；基于却水的作用，加热线圈模型温度设定为恒定值，以省去感应加热线圈冷却过程。化后的模型如图 3-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]多步感应熔覆镍基合金涂层的组织及腐蚀行为[J]. 于静,宋博. 材料热处理学报. 2018(10)
[2]马钢废旧喷焊辊修复再利用技术研究[J]. 顾海成. 科技经济导刊. 2018(03)
[3]稀土CeO2对Ni60A激光熔覆层组织与性能的影响[J]. 何骅波,戴姣燕,杨梦梦,黄晓波,徐金富. 兵器材料科学与工程. 2017(06)
[4]液压支柱高频熔覆再制造技术研究[J]. 朱福栋,马长平,张立峰. 热加工工艺. 2017(04)
[5]感应重熔超音速火焰喷涂铁基涂层的耐蚀性[J]. 叶富明,周洪宇,胡舸. 材料热处理学报. 2016(06)
[6]稀土元素对Nb-Si基超高温合金的合金化作用和抗氧化涂层改性作用[J]. 孙志平,尹梦娇,赵崇军. 铸造技术. 2016(05)
[7]基于红外测温技术的重熔控制系统[J]. 黄晓寸. 沧州师范学院学报. 2016(01)
[8]单一稀土元素在铸造铝合金中应用现状[J]. 辛明德,李忠允. 机械工程师. 2015(11)
[9]LZ50车轴钢表面激光淬火对其摩擦磨损性能及机理的影响[J]. 李健,陈中兴. 材料保护. 2015(04)
[10]不同方法制备NiCrBSi涂层的结构与摩擦学性能[J]. 张梦清,张伟,于鹤龙,张攀. 中国表面工程. 2014(06)
硕士论文
[1]稀土氧化物CeO2对H13钢激光熔覆钴基合金组织和性能的影响[D]. 魏铭.哈尔滨工业大学 2018
[2]Cr8钢轧辊同步双频感应加热数值模拟研究[D]. 陈威宇.燕山大学 2017
[3]稀土氧化物对堆焊WC/Ni涂层组织性能影响的研究[D]. 王枭.昆明理工大学 2016
[4]基于ANSYS的感应加热负载的数值模拟[D]. 涂章银.天津大学 2012
[5]PLC网络控制系统在汽车车桥焊接生产线中的应用[D]. 王海涛.西华大学 2011
[6]高频感应熔覆耐磨耐蚀熔覆层的制备与组织性能研究[D]. 钟娜.中国石油大学 2010
本文编号：3271640
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