Числовое моделирование индукционного нагрева

Числовое моделирование индукционного нагрева

При разработке оборудования индукционного нагрева для кузнечных линий мы исходим из принципиальных для наших заказчиков параметров. К таким параметрам, главным образом, относятся:

  1. скорость нагрева – позволяет минимизировать такт и повысить производительность.
  2. эффективность нагрева – непосредственно отражает расходы на нагрев материала
  3. равномерность температуры нагретого полуфабриката – важна для качества изделия и снижения процента брака
  4. диапазон нагреваемого материала – универсальность оборудования позволяет производить широкий ассортимент изделий

Кроме перечисленных требований необходимо также учитывать всевозможные ограничения, например, размерные, физические, технологические и ограничения по безопасности. Очевидно, что многие требования противоречат друг другу и каждое требование может иметь иной вес. Поэтому, оборудование обычно разрабатывается на заказ. Разработка оборудования индукционного нагрева часто представляет собой поиск компромисса, требующий специальных знаний и богатого опыта. В последнее время при проектировании оборудования нагрева нам также помогает числовое моделирование. Оно позволяет лучше понять физические явления индукционного нагрева и рассчитать показатели (например, распределение температуры внутри заготовки), которые невозможно или очень сложно измерить экспериментальным путем. Числовое моделирование не заменяет эксперимент, так как точные реальные значения при нем не рассчитываются. Точность результатов соответствует использованной математической модели и точности задаваемых начальных и пограничных условий. Тем не менее, этот способ позволяет выявить зависимости и тем самым определяет направление, в котором должна проводиться оптимизация процесса индукционного нагрева.

Для моделирования индукционного нагрева используется компьютерное программное обеспечение, с помощью которого, методом конечных элементов, комплексно решается электромагнитное и температурное поле двумерных физических задач. Результатом моделирования является модель этих полей в зависимости от времени. В моделировании учитываются тепловые потери в результате излучения и течения. Это очень важно, так как, прежде всего потери от излучения при нагревании стали до температуры ковки около 1200°C очень высокие.


Обычной задачей установок нагрева, поставляемых на кузнечные производства, является определение времени, необходимого для равномерного прогрева полуфабриката. Под влиянием скин-эффекта тепло появляется на поверхности детали и проникает внутри за счет теплопроводности. Необходимо выбрать достаточно длительное время, достаточное для того, чтобы сердцевина хорошо прогрелось. Наоборот, слишком длительное время приведет к меньшей эффективности (более высокие тепловые потери) и снижению производительности или увеличению длины линии нагрева. Сокращения времени нагревания можно добиться разделением процесса нагревания на две или более ступени, когда деталь на первой ступени нагревается при повышенной мощности. С помощью моделирования мы получаем важную информацию о развитии температурного профиля поверхность-сердцевина во времени. В начале нагрева быстро нагревается поверхность и разница по температуре между поверхностью и сердцевиной увеличивается. По прошествии какого-то времени тепло перейдет к середине, температура в сердцевине заготовки начнет подниматься и разница температур между поверхностью и сердцевиной сильно не поменяется. К концу нагрева значительно проявляются потери вызванные излучением. Поверхность нагревается медленнее и разница температур между поверхностью и сердцевиной уменьшается, температурный максимум перемещается под поверхность детали. После окончания нагрева при охлаждении температурный максимум постепенно перемещается в середину детали.

Simulace indukčního ohřevu

Температурное развитие заготовки при быстром нагреве

Еще одной областью частого применения числового моделирования является индукционные нагрев для поверхностной закалки, когда, наоборот, требуется локальный нагрев поверхности только до определенной глубины. Выгодно использовать моделирование особенно при нагреве деталей более сложной формы, у которых, например, внешние грани могут перегреваться из-за электромагнитных явлений. В таких случаях, с помощью моделирования можно оптимизировать форму катушки, чтобы деталь правильно нагревалась там, где нужно. В этой области мы привлекаем внешних специалистов.

Aктуальности

Кантователь палет VP 1600

14.3.2018 Кантователь палет VP 1600 предназначен для высыпания клапанных штоков из транспортной палеты. Оборудование можно использовать также для высыпания других предметов из подробнее...

Компактный среднечастотный нагреватель KSO 630/2,1-C55

21.2.2018 Нагреватель предназначен для индукционного нагрева стальных заготовок круглого сечения до температуры ковки. Тиристорный преобразователь частоты встроен в шкаф нагревателя, в подробнее...

Компактный среднечастотный нагреватель KSO 630/3-C55

11.1.2018 Нагреватель предназначен для индукционного нагрева стальных заготовок круглого сечения до температуры ковки. Тиристорный преобразователь частоты встроен в шкаф нагревателя, в подробнее...

PF 2018

11.12.2017 Благодарим Вас за сотрудничество в 2017 году и желаем Вам больших успехов в работе и личной жизни в Hовом 2018 году. С Новым годом 2018 и Рождеством желает ROBOTERM Chotěboř! подробнее...

Компактный среднечастотный нагреватель KSO 800/1,2-C50

8.12.2017 Нагреватель предназначен для индукционного нагрева стальных заготовок круглого сечения до температуры ковки. Тиристорный преобразователь частоты встроен в шкаф нагревателя, в подробнее...

Транзисторный преобразователь частоты TRMK-R 50/15

30.11.2017 Транзисторный преобразователь частоты был поставлен компании THK RHYTHM AUTOMOTIVE GmbH. В комплекте со среднечастотным трансформатором и соответствующим подробнее...

links: MARTENZIT, ŠMERAL BRNO, KOMAP, Šroubárna Kyjov, ŠKODA AUTO, OSTROJ, VÍTKOVICE CYLINDERS, MSV Metal Studénka, Kovárna VIVA, ŽĎAS
made by Pavlíček.cz