基于ANSYS的銅鋼高頻感應(yīng)熔敷焊數(shù)值模擬.pdf

1、本文根據(jù)感應(yīng)加熱原理，針對感應(yīng)加熱的特點(diǎn)，以電磁場和傳熱學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)，分別依據(jù)Maxwell方程組和焦耳定律建立諧變電磁場和瞬時(shí)溫度場的數(shù)學(xué)模型。利用ANSYS分析軟件，建立銅鋼高頻感應(yīng)熔敷焊的有限元分析模型，參照現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，模擬焊接過程，并對模型進(jìn)行修正和改進(jìn)。模擬計(jì)算以電磁場與溫度場的耦合運(yùn)算為核心，先由電磁場運(yùn)算得到工件內(nèi)部的渦流強(qiáng)度及其分布，以渦流熱作為熱源參與溫度場的運(yùn)算，再將隨著溫度變化的工件物理性能反饋到電磁場分析

2、中。改變了以往跳過電磁場分析，直接以內(nèi)熱載荷的方式將渦流熱簡單加載在工件表層的做法，提高了模擬的準(zhǔn)確性。
　　通過控制變量法，研究單個(gè)參數(shù)對焊接時(shí)間與工件溫度分布的影響。研究發(fā)現(xiàn)，工件在加熱初期溫升速率較大，之后逐漸達(dá)到動態(tài)平衡而溫度上升不再明顯。感應(yīng)線圈位置、感應(yīng)線圈內(nèi)徑、電流頻率和電流大小對感應(yīng)熔敷焊過程均產(chǎn)生不同的影響。感應(yīng)線圈位置的不同影響著銅鋼的縱向溫度分布，不合適的位置會令鋼基體被優(yōu)先加熱，可能會出現(xiàn)基體熔化的現(xiàn)象;感

3、應(yīng)線圈內(nèi)徑的大小更多的影響著被加熱工件的溫升速率，感應(yīng)線圈內(nèi)徑越小，線圈與工件間隙越小，感應(yīng)加熱效果越好，工件溫度上升越快，反之則越慢;電流頻率同時(shí)影響著工件的徑向溫度分布和溫升速率，頻率越高，徑向溫度梯度越大且被加熱區(qū)域溫度上升越快。銅襯墊在焊接中的主要作用是固定成型模，但它也影響著焊接過程，一方面，它與鋼基體之間有直接的熱傳導(dǎo)行為;另一方面，由于同樣處于交變電磁場中，銅襯墊內(nèi)部也會產(chǎn)生渦流熱。
　　選擇一套經(jīng)模擬分析確認(rèn)可行的