基于响应曲面法的强化感应加热数值仿真

感应加热技术广泛应用于钢件的表面硬化处理等工艺。近年来,由磁介质材料制作而成的聚能器(MPB-MFC)的应用使得感应加热工艺具有了更高的能力和效率。然而这种新型感应加热工艺的机理研究以及精确控制性还有待提高,因此,对这种工艺过程的设计和优化进行数学建模以及有限元仿真研究非常有必要。该文研究了基于这种聚能器的强化感应加热过程中的能量传递机理,并对比分析了45号钢的强化感应加热实验以及有限元建模仿真研究。有限元模型综合考虑了电磁热的耦合问题以及材料的非线性磁-热特性因素。该有限元模型具有较高的准确性,仿真结果与实验结果达到了较好的吻合度。最后还通过响应曲面法(RSM)分析了影响温度精确性的工艺参数。

强化感应加热辅助磨削Inconel718的残余应力主动调控

镍基高温合金Inconel718具有良好的高温强度和高耐蚀性能,广泛应用于制造航空工业特别是燃气涡轮发动机的高温构件。然而最终的成形磨削工艺常常在零件表面形成较大的残余拉应力,这对其疲劳强度和寿命等服役性能极为不利。研究和开发了一种基于磨削区的热温度梯度调节原理的复合磨削工艺,以主动调节Inconel718零件表面残余应力分布。在磨削工艺中利用控制良好的感应加热装置将热源嵌入到工件亚表层,通过对所需的温度梯度分布的主动控制实现对残余应力的调节。结果表明,通过合理调节感应加热和磨削工艺参数,可以获得较小的表面残余拉应力甚至压应力分布。本研究能够减少当前生产中为获得表面残余压应力而额外采取的喷丸等后续工艺,实现磨削残余应力的在线主动控制,且该技术也可以扩展推广应用到其他材料以及其他加工工艺中,如切削、铣削等。