Оптимізація режимів високотемпературної індукційної обробки нелінійних електропровідних тіл

Abstract

На основі розробленої математичної моделі опису термомеханічних процесів в електропровідних тілах, що мають різну здатність до намагнічування та поляризації за умов дії електромагнітного поля, запропоновано підхід до комп’ютерного моделювання електромагнітних, теплових і механічних полів у феромагнітних тілах. Наведено результати досліджень режимів високотемпературної індукційної обробки тіл із різних феромагнітних матеріалів. Показано, що шляхом вибору частоти електричного струму на етапі нагрівання і умов подальшого охолодження можна формувати в тілах залишкові напруження, близькі до заданих, або зменшувати тривалість процесу термообробки виробів за обмежень на напруження.

На основе разработанной математической модели описания термомеханических процессов в электропроводных телах с разной способностью к намагничиванию и поляризации под воздействием электромагнитного поля предложен подход к компьютерному моделированию электромагнитных, тепловых и механических полей в ферромагнитных телах. Приведены результаты исследований режимов высокотемпературной индукционной обработки тел из различных ферромагнитных материалов. Показано, что путем выбора частоты электрического тока на этапе нагрева и условий дальнейшего охлаждения можно формировать в телах остаточные напряжения, близкие к заданным, или уменьшать продолжительность процесса термообробки изделий при ограничениях на напряжения.

This paper proposes an approach to the computer simulation of electromagnetic, thermal and mechanical fields in ferromagnetic bodies based on the developed mathematical model for the description of thermo-mechanical processes in electroconductive bodies having different magnetizability and polarizability under electric field conditions. The results of the investigation on the modes of high-temperature induction treatment of bodies made of different ferromagnetic materials are presented. It is shown that by selecting the electric current frequency at the stage of heating and the subsequent cooling conditions, it is possible either to generate residual stresses in bodies, that are close to the given ones, or to reduce the duration of the heat treatment of workpieces under stress constraints.