感應加熱
關注創建者：ylz 創建時間：2018-10-14
感應加熱的視頻教程
電磁感應加熱workbench中maxwell-transient thermal耦合分析
本教程主講ansys workbench中maxwell-transient thermal電磁感應加熱的仿真，注重實際案例分析及基礎原理介紹，使學習者盡快走進感應加熱領域。
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感應加熱的實例教程
根據馬鞍形厚板感應加熱均溫性試驗的工藝要求，經熱工計算采用 160 kW 或 240 kW 中頻感應加熱電源 1 臺。采用 2 根 85 m、120 mm2的耐高溫合金電纜，并聯盤繞在工件外壁進行感應加熱，電纜盤繞如圖 3 所示。
檢測接線及熱電偶，感應電源開機，選用恒功率模式或工藝模式，將輸出功率或溫度曲線輸入到控制面板，接通電源開始對馬鞍形厚板進行感應加熱。
2 結果與討論
2.1 均溫性驗證
感應加熱電源功率隨時間的變化曲線如圖 4 所示。從圖 4 可以看出，整個感應加熱過程中電源的功率在 30～80 kW 變化，平均功率為 50 kW。在0.5 h、7.5 h 及 17.5 h 的瞬時輸出功率出現峰值，分別為 72 kW，110 kW 和 130 kW。試驗中感應加熱電源功率為 160 kW，能夠滿足感應加熱要求。感應加熱電源的輸出功率與熱處理工藝相匹配。升溫過程中，感應電源的輸出功率增大；均溫過程中，感應電源的輸出功率會降低。在感應加熱 26 h 之前，感應加熱功率出現了規律性波動。在保溫過程中，感應電源的輸出功率為恒值，約為 30 kW。
以馬鞍形厚板控溫熱電偶 C13 和 C14 為例，圖5 給出了 C13 和 C14 熱電偶溫度及最大溫差隨時間變化的溫度曲線。其中 C13 是馬鞍形厚板外壁的測溫熱電偶，位于感應電纜下方，C14 是馬鞍形厚板內壁的測溫熱電偶。從圖 5 可以看出，從室溫至705 ℃的升溫階段，馬鞍形厚板的外壁溫度一直比內壁的溫度高，最大溫差為加熱第 7.5 h 時的 17 ℃。這是因為感應加熱的熱源產生于被加熱工件表面以下 10 mm 的范圍內，熱量從外壁傳到內壁需要熱傳遞的推動力，這就帶來沿壁厚的溫差，傳遞熱量越多溫差越大。在整個感應加熱階段，最大溫差在 6～17 ℃。
展開 Ansys
摘 要：以內嵌金屬顆粒的石墨球為研究對象，基于感應加熱基本理論，建立了電磁場與溫度場耦合的有限元數學模型，利用通用多物理場分析軟件ANSYS 對金屬石墨球的感應加熱過程進行了數值仿真，計算中考慮材料隨溫度變化的非線性特征，采用多場順序耦合方法，得到了石墨球溫度隨加熱時間變化規律，并對不同頻率和電流密度下石墨球感應加熱效果進行了對比分析，計算結果為石墨球感應加熱實驗的開展提供參考。同時，基于上海超算中心“蜂鳥”高性能計算平臺，探討在不同核心數下求解多場問題的并行效率，為該類問題的大規模并行計算以及更好發揮并行計算優勢提供參考。
1. 前言
感應加熱是利用電磁感應在導體內產生渦流熱效應來加熱工件的電加熱，該方法以其效率高，控制精確，污染少，安全性好等優點在工業生產中得到廣泛應用。感應加熱過程是電磁感應和熱傳導過程相互作用的綜合體現，電磁感應過程中所產生的渦流功率為熱傳導提供所需的能量；熱傳導過程導致的工件溫度分布反過來會影響工件電磁感應所產生的渦流大小。通過現有理論很難求得感應加熱下工件的溫度場分布，而基于傳統的實驗設計方法耗時費力，成本
高昂，如果物理模型復雜且實驗危險，無疑增加了這類問題的難度，目前針對感應加熱器的設計以及工件的渦流效應分析大多是根據經驗公式和實驗進行測算。
展開 <p class="ql-align-justify">關鍵詞：感應加熱；電磁場；Maxwell；渦流效應；多物理場耦合</p><p class="ql-align-justify">感應加熱是一種利用電磁感應原理，通過交變電流在金屬工件中產生渦流使其加熱的過程。感應加熱技術在金屬熱處理、焊接、熔化以及表面淬火等領域發揮著至關重要的作用，尤其是在汽車制造、航空航天、能源設備等高精尖技術領域中得到了廣泛應用。感應加熱的過程受到電磁場分布和材料特性等多種因素的影響，因而對其進行精確的仿真研究，是提升工藝效率和產品質量的重要手段。</p><p class="ql-align-justify">本文采用ANSYS Maxwell與Transient Thermal模塊對感應加熱過程進行了仿真模擬，通過多物理場耦合分析，對感應加熱系統的溫度場與電磁場進行了精確描述，全面展示了感應加熱過程中的熱效應及其影響因素。通過數值模擬的方法，不僅可以直觀地分析工件在不同加熱條件下的溫度分布，還能對加熱線圈的設計及參數優化提供科學的依據，從而實現更高效的加熱效果。</p><div contenteditable="false" width="100%" class="ql-align-justify">
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展開 牛宏堂、張建、劉訓、張桐，陜西壓延設備廠
來源：《金屬加工（熱加工）》雜志
大型立式中頻感應加熱支承輥復合型淬火機床，是在全新概念下設計、取代燃氣、燃油、支承輥差溫爐的新型機床，其吊裝、加熱、運行以及噴淬方式等都有別于傳統的支承輥燃氣差溫爐。新型機床的設計理念是針對燃氣差溫爐在生產過程中存在的不足（加熱時間長，能耗高，吊裝不方便等）而進行設計的。因此，新機床在生產效率、加熱方式、噴淬方式、生產成本、工作安全性、勞動強度、工件適應性、工件的質量以及工藝的設置等都顯現出強大的優勢。
眾所周知提高支承輥的質量、精度、使用壽命以及縮短加工周期是當今軋鋼領域的重要研究課題。研究生產支承輥的新技術能夠有效地提高材料的利用率。支承輥的壽命又和輥身表面硬度及淬硬層深度，耐磨性密不可分。同時，改進原始制造方法和選擇更優支承輥材質是提高支承輥性能的首要措施。
立式支承輥感應加熱差溫淬火機床是由北京機電研究所自主設計，并為中冶陜壓重工設備有限公司專門制造，享有獨立知識產權。該機床處理工件范圍：支承輥總長度為6000mm，直徑為φ800~φ1680mm，輥身長度為780~2500 mm，質量≤60t，淬硬層深為30~118mm。
1.支承輥感應加熱設計理念
感應加熱技術在機械加工中已經得到普遍的應用，但是低頻大功率電源在熱處理方面應用很少，此次運用低頻大功率做支承輥感應加熱，是感應熱處理技術的重大突破，此項應用為感應熱處理提供了一個新的技術平臺。
利用Visual Basic軟件封裝ANSYS，結合變化參數對支承輥感應加熱的溫度場進行了仿真分析。對支承輥材料的感應加熱溫度場進行了數值模擬分析，從而推出支承輥加熱過程的相關數據，包括感應器的設計、加熱工藝的制定以及磁場強度和磁場的分布狀態。
展開 運動選擇跟著上模（感應線圈）運動，環境溫度設置為20度，換熱系數這里設的比較大，主要是因為淬火的換熱時間比較短，所以夸大一點效果，實際過程淬火窗口可單獨設置速度不需跟著感應線圈。為了保證足夠的加熱溫度，淬火窗口跟感應線圈的距離不要離得太近。
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例如，非線性材料的感應加熱中，諧波電磁分析計算出焦耳熱，該熱在瞬態熱分析中用于隨時間變化的溫度解，而溫度的變化會反過來影響電磁場材料屬性的變化，從而改變電磁分析結果。
二 耦合場分析類型
1.直接耦合場分析
直接方法通常只包含一個分析，它使用一個包含所有必需自由度的耦合單元類型，通過計算包含所需物理量的單元矩陣或單元載荷向量的方式進行耦合。
1.三維電磁感應加熱（附帶完整計算命令流及注釋說明）2.鋼球的淬火（附帶完整計算命令流及注釋說明）3.二維靜態磁場分析（附帶完整計算命令流及注釋說明）。
使用感應加熱器或油浴加熱等方式，將軸承均勻加熱，使其膨脹。加熱時要控制好溫度，避免溫度過高損壞軸承或軸頸。加熱后，迅速使用拉馬將軸承拆卸下來，此時由于軸承膨脹，拆卸過程會更加順利，也能減少對軸頸的損傷。
5、注意敲擊技巧
在某些情況下，可能需要借助銅棒敲擊來輔助拆卸。敲擊時，要選擇合適的位置和力度。應敲擊軸承的外圈，而不是軸頸。
功能
? 預測塑件、模具嵌件、冷卻水路、加熱棒…等各種組件構成的溫度分布，評估冷卻與加熱系統的控溫設計
? 檢視模溫瞬時變化響應，特別適用急冷急熱、感應加熱…等等多種冷熱切換的變模溫制程
? 提供簡易冷卻分析模塊，快速驗證模具冷卻系統設計
? 進 階熱澆道分析 模塊 可確認熱澆道設計效果，模擬熱澆道內部復雜構造(包含加熱棒控制)
? 快速建立各種水路幾何(包含模外歧管)，并可根據產品自動構建異形水路
找到一篇apdl命令，采用ANSYS的經典算法就能實現，感應加熱的案例，參考如下。
之前介紹了一個感應加熱同時進行淬火2D的一個例子。
DEFORM利用邊界元法模擬感應加熱+淬火[2D ]
后臺有同學需要3D的例子，其實和2D差不多，所不同的是3D的感應線圈需要設置電流出入口。
此示例同樣需要一個額外的 DAT 文件 (DEF_INDH.DAT)，與2D內容一樣。
本次材料和DAT文件與2D案例一樣。
總之，希望解決的是這樣一個問題：高頻時變電流感應加熱模擬如何設置？
</p><p class="ql-align-justify">本文采用ANSYS Maxwell與Transient Thermal模塊對感應加熱過程進行了仿真模擬，通過多物理場耦合分析，對感應加熱系統的溫度場與電磁場進行了精確描述，全面展示了感應加熱過程中的熱效應及其影響因素。
功能
? 預測塑件、模具嵌件、冷卻水路、加熱棒…等各種組件構成的溫度分布，評估冷卻與加熱系統的控溫設計
? 檢視模溫瞬時變化響應，特別適用急冷急熱、感應加熱…等等多種冷熱切換的變模溫制程
? 提供簡易冷卻分析模塊，快速驗證模具冷卻系統設計
? 進 階熱澆道分析 模塊 可確認熱澆道設計效果，模擬熱澆道內部復雜構造(包含加熱棒控制)
? 快速建立各種水路幾何(包含模外歧管)，并可根據產品自動構建異形水路
01 概述 OVERVIEW
對于齒輪的感應加熱熱處理過程，本文通過循環對稱齒輪模型的感應加熱案例簡單介紹Marc的相變熱處理仿真方法和流程。
循環對稱模型仿真須滿足模型結構和邊界條件都遵循循環對稱條件，從而在很大程度縮減模型規模、簡化模型，減少求解時間和內存需求，實現更精細的網格，更詳細地研究模型。
