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開(kāi)口式異形感應(yīng)線圈設(shè)計(jì)及感應(yīng)釬焊多場(chǎng)耦合數(shù)值研究

發(fā)布時(shí)間:2020-06-03 00:06
【摘要】:隨著人們物質(zhì)生活水平的不斷提高,代替家務(wù)勞動(dòng)的電器產(chǎn)品需求越來(lái)越大,因此迫切需要實(shí)現(xiàn)家用電器生產(chǎn)線的自動(dòng)化、智能化。傳統(tǒng)的感應(yīng)線圈為螺旋形線圈,感應(yīng)加熱時(shí)需要將工件套入線圈的內(nèi)部,無(wú)法應(yīng)用于自動(dòng)生產(chǎn)線。本研究設(shè)計(jì)了五種開(kāi)口式異形感應(yīng)線圈,詳細(xì)討論了異形線圈的設(shè)計(jì)思路及繞制方法,并對(duì)感應(yīng)線圈的加熱情況進(jìn)行有限元數(shù)值計(jì)算。本文以麥克斯韋方程組、傳熱學(xué)微分方程為理論基礎(chǔ),研究并選擇適合于感應(yīng)釬焊過(guò)程的數(shù)值計(jì)算方法,建立了針對(duì)感應(yīng)釬焊的物理模型。研究中采用有限元方法建立了五種開(kāi)口式異形感應(yīng)線圈的三維模型,建立了適合于不同線圈的導(dǎo)磁體模型,并在所建立的有限元模型中,考慮了隨溫度變化的材料物理性能參數(shù)。本研究搭建了感應(yīng)釬焊溫度測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái),測(cè)試了感應(yīng)加熱過(guò)程中工件的表面溫度隨時(shí)間變化曲線,分析了不同線圈的加熱效率。測(cè)試結(jié)果與計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析表明二者吻合良好,驗(yàn)證了本文所選用的計(jì)算方法和有限元模型的準(zhǔn)確性,為線圈的設(shè)計(jì)及其數(shù)值分析提供了理論指導(dǎo)。數(shù)值研究了鋼-鋼、鋼-銅、銅-銅等不同材質(zhì)感應(yīng)釬焊的電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng),確定了在一定時(shí)間內(nèi)不同異形線圈完成感應(yīng)釬焊所需要的電流、頻率等工藝參數(shù)。研究結(jié)果表明,線圈結(jié)構(gòu)決定了磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布,從而決定了感應(yīng)釬焊溫度場(chǎng)的分布,因此,要獲得所需要的溫度場(chǎng)需要對(duì)線圈結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。研究表明,對(duì)于同質(zhì)釬焊接頭,磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布與溫度場(chǎng)的分布形狀相近,溫度分布均勻;而異質(zhì)釬焊接頭二者存在較大差異,銅管的溫度比鋼管的溫度高而且分布均勻,鋼-銅異質(zhì)接頭感應(yīng)加熱時(shí)銅管溫度升溫速度快、溫度高。
【學(xué)位授予單位】:青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2018
【分類號(hào)】:TG454

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào):2693976

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