开口式异形感应线圈设计及感应钎焊多场耦合数值研究

发布时间：2020-06-03 00:06

【摘要】：随着人们物质生活水平的不断提高,代替家务劳动的电器产品需求越来越大,因此迫切需要实现家用电器生产线的自动化、智能化。传统的感应线圈为螺旋形线圈,感应加热时需要将工件套入线圈的内部,无法应用于自动生产线。本研究设计了五种开口式异形感应线圈,详细讨论了异形线圈的设计思路及绕制方法,并对感应线圈的加热情况进行有限元数值计算。本文以麦克斯韦方程组、传热学微分方程为理论基础,研究并选择适合于感应钎焊过程的数值计算方法,建立了针对感应钎焊的物理模型。研究中采用有限元方法建立了五种开口式异形感应线圈的三维模型,建立了适合于不同线圈的导磁体模型,并在所建立的有限元模型中,考虑了随温度变化的材料物理性能参数。本研究搭建了感应钎焊温度测试实验平台,测试了感应加热过程中工件的表面温度随时间变化曲线,分析了不同线圈的加热效率。测试结果与计算结果对比分析表明二者吻合良好,验证了本文所选用的计算方法和有限元模型的准确性,为线圈的设计及其数值分析提供了理论指导。数值研究了钢-钢、钢-铜、铜-铜等不同材质感应钎焊的电磁场和温度场,确定了在一定时间内不同异形线圈完成感应钎焊所需要的电流、频率等工艺参数。研究结果表明,线圈结构决定了磁感应强度的分布,从而决定了感应钎焊温度场的分布,因此,要获得所需要的温度场需要对线圈结构进行合理的设计。研究表明,对于同质钎焊接头,磁感应强度的分布与温度场的分布形状相近,温度分布均匀;而异质钎焊接头二者存在较大差异,铜管的温度比钢管的温度高而且分布均匀,钢-铜异质接头感应加热时铜管温度升温速度快、温度高。
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG454

【参考文献】

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本文编号：2693976