Tytuł pozycji:
Zastosowanie i wpływ koncentratora pola magnetycznego w procesie hartowania indukcyjnego kół zębatych
W artykule przedstawiono wyniki sprzężonej symulacji modelu obwodowego przekształtnika rezonansowego z modelem MES układu grzejnego wzbudnik-wsad dla nagrzewania indukcyjnego wysoką (HF) częstotliwością wynoszącą 300 kHz. Ponadto, porównano otrzymane wyniki symulacji sprzężonej dla dwóch trybów pracy układu grzejnego: z koncentratorem pola magnetycznego i bez koncentratora. Wsad w postaci koła zębatego został zamodelowany ze stopu stali konstrukcyjnej (C45) używanej powszechnie do produkcji tego typu elementów mechanicznych. Przekształtnik energoelektroniczny o mocy 3 kW został zamodelowany w postaci mostkowego falownika rezonansowego zasilanego z sieci 3×400 V poprzez prostownik z filtrem RC i obciążonego szeregowo-równoległym obwodem rezonansowym. W wyniku badań symulacyjnych sprzężonych modeli uzyskano rozkłady pola magnetycznego i gęstości energii na powierzchni wsadu, charakterystyki gęstości energii w płaszczyźnie poprzecznej pojedynczego zęba oraz wartości temperatury zarejestrowanej na wierzchołku zęba (w połowie jego wysokości) dla dwóch trybów pracy układu grzejnego i częstotliwości pracy 300 kHz.
This paper presents a co-simulation FEM of induction heating of gears. The co-simulation was made in ANSYS used a circuit model (resonant inverter with MOSFET SiC transistors) and FEM model (coil, magnetic field concentrator and gear). The circuit model was built in a bridge structure of inverter with a series-parallel resonant circuit. The output power of inverter was 3 kW and the drain efficiency was equal to 96%. The cosimulation of models was made for C45 alloy steel of gear, and two type of induction heating of gear (with magnetic field concentrator and without him) at operating frequency of 300 kHz. Additionally, in this paper presents a distribution of magnetic induction in the gear, energy density in the gear, the characteristics of energy density in a single tooth on the length 8 mm and the temperature of tooth tip for two type of induction heating.
Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).
