|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
6 |
7 |
|
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
Диаметр заготовки, мм |
40 |
50 |
60 |
30 |
40 |
|
50 |
60 |
|
30 |
40 |
50 |
60 |
30 |
Глубина закаленного слоя, мм |
3 |
2 |
5 |
1 |
4 |
|
2 |
4 |
|
2 |
2 |
4 |
3 |
3 |
Длина индуктора, мм |
30 |
25 |
40 |
20 |
30 |
|
25 |
40 |
|
20 |
30 |
25 |
40 |
20 |
Коэффициент теплообмена, Вт/см2·°С |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
|
0,6 |
0,7 |
|
0,8 |
0,9 |
1 |
1,1 |
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. 8.1 |
||||
Параметры |
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
||||
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
|
18 |
19 |
|
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
|
|
|
|
||||||||||||
Диаметр заготовки, мм |
45 |
55 |
65 |
35 |
45 |
|
55 |
65 |
|
35 |
45 |
55 |
65 |
35 |
Глубина закаленного слоя, мм |
3 |
2 |
5 |
1 |
4 |
|
2 |
4 |
|
2 |
2 |
4 |
3 |
3 |
Длина индуктора, мм |
30 |
25 |
40 |
20 |
30 |
|
25 |
40 |
|
20 |
30 |
25 |
40 |
20 |
Коэффициент теплообмена, Вт/см2·°С |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
|
0,6 |
0,7 |
|
0,8 |
0,9 |
1 |
1,1 |
1,2 |
8.3.Моделирование в пакете UNIVERSAL 2D
Спомощью пункта меню «Файл → Новый → Непрерывный режим» вы-
бирается режим работы нагревателя.
Затем с помощью пункта меню «Команды → Препроцессор → Загрузка»
необходимо задать параметры нагреваемой заготовки (табл. 8.1).
Вполе«Элементоввзоненагрева» задатьколичествоэлементовподлине зоны нагрева (влияет на точность и время расчета). Рекомендуется выбрать количество элементов от 100 до 200. Такое же значение можно установить в поле «Элементов в начальной заготовке».
В поле «Длина зоны» задать значение 150 мм.
Спомощью пункта меню «Команды → Препроцессор → Температура»
задать начальную температуру заготовки 20 ºС.
Спомощью пункта меню «Команды → Препроцессор → Индукторы»
необходимо задать индуктор, в котором будет осуществляться нагрев детали, координата начала индуктора – 30 мм.
Затем задать параметры зоны охлаждения. Они задаются при выборе пунктаменю«Команды→Препроцессор→Зонаохлаждения». Зонаохлажде-
ния располагается после индуктора, на расстоянии 5 мм от него, а ее конец совпадает с концом зоны расчета. Вграфе«Внешняяповерхность» задать температуру 20 °С, выбрать пункт «Управл.» и задать в соответствии с заданием коэффициент теплообмена.
C помощью пункта меню «Команды → Препроцессор → Стадии рас-
чета» задать скорость движения детали (первоначально 10 мм/с). Время рас-
36
чета задается так, чтобы система успела выйти в стационарный режим. Частотавыбирается по формулам, приведеннымранее, так, чтобы обеспечитьзаданную глубину закалки.
Нагрев производится в режиме напряжения, которое надо подобрать так, чтобы температура поверхности детали на выходе из индуктора соответствовала заданной. Начать нужно со значений, меньше 10 В. После расчета проверить температуру поверхности можно в пункте меню «Команды → Постпро-
цессор → Графики → Вкладка 3».
После подбора напряжения проконтролировать температуру на заданной глубине закалки в конце зоны нагрева. Это можно сделать в пункте «Команды
→Постпроцессор→Графики→Вкладка6». Еслионавыше, чемтемпература магнитных превращений, то следует увеличить скорость движения заготовки, если ниже – уменьшить. После этого снова подобрать напряжение.
После завершения всех расчетов оценить скорость охлаждения поверхности детали в зоне охлаждения от 900 до 500 °С, а также скорость охла-
ждения на глубине закалки xk : «Команды → Постпроцессор → Графики → Вкладки 3». Возможно, для этого придется задать масштаб сетки графика вручную (правая клавиша мыши → «Настройка масштаба»). Сравнить полученные скорости охлаждения с рассчитанной по формуле Грейнджа–Ки- фера на основе изотермической диаграммы (рис. 8.1) критической скоростью.
8.4.Содержание отчета
1.Название, цель работы.
2.Основные конструктивные характеристики индукционной системы (геометрические размеры загрузки, индуктора, число витков и т. п.). Рисунки и таблицы распределения температурного поля по длине и объему заготовки с выводимыми на экран параметрами расчета (ток, напряжение, мощность, КПД, производительность, температуры): «Команды → Пост-
процессор → Отчет → Результаты», «Команды → Постпроцессор → Отчет → Начальные данные».
3.Рисунок «Команды → Постпроцессор → Графики → Вкладка 6» со-
хранять через PrintScreen, предварительно поставив мышью точку на границе глубины закалки.
37
4.Графики скорости нагрева и охлаждения поверхности заготовки, а также среднее значение скорости нагрева и охлаждения, °С/с.
5.На основании полученной скорости охлаждения заготовки определить, какую структуру стали получили после закалки.
6.Выводы по работе.
38
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Практическое занятие № 1. Исследование зависимости КПД |
|
индуктора в системах «индуктор–цилиндр» и «индуктор–полый цилиндр» |
|
от частоты при сквозном нагреве.......................................................................... |
3 |
Практическое занятие № 2. Исследование нагрева стальной |
|
цилиндрической заготовки в индукционном нагревателе периодического |
|
действия.................................................................................................................... |
7 |
Практическое занятие № 3. Исследование непрерывного нагрева |
|
стальной цилиндрической заготовки с дискретным переталкиванием........... |
13 |
Практическое занятие № 4. Исследование метода ускоренного |
|
нагрева на примере непрерывного нагрева стальной цилиндрической |
|
заготовки................................................................................................................ |
16 |
Практическое занятие № 5. Исследование предельной |
|
равномерности температурного поля при нагреве титановой заготовки |
|
цилиндрической формы........................................................................................ |
20 |
Практическое занятие № 6. Исследование прецизионного |
|
нагрева титановой заготовки цилиндрической формы в индукторах |
|
с возвратно-поступательным движением........................................................... |
24 |
Практическое занятие № 7. Исследование индукционного нагрева |
|
проволоки............................................................................................................... |
29 |
Практическое занятие № 8. Исследование режима нагрева для |
|
поверхностной закалки цилиндрических деталей............................................. |
33 |
39
Чмиленко Федор Викторович, Ермекова Мадина Рашидовна
Моделирование индукционных технологий
Учебно-методическое пособие
Редактор А. Е. Ушакова
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Подписано в печать 12.03.20. Формат 60×84 1/16. Бумага офсетная. Печать цифровая. Печ. л. 2,5.
Гарнитура «Times New Roman». Тираж 48 экз. Заказ 18.
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5