Tytuł pozycji:
Wpływ parametrów materiałowych stali stopowych na proces hartowania indukcyjnego kół zębatych
W artykule przedstawiono wyniki sprzężonej symulacji modelu obwodowego przekształtnika rezonansowego z modelem MES układu grzejnego wzbudnik-wsad dla trzech wariantów nagrzewania indukcyjnego (niską-, wysoką- i podwójną-częstotliwością). Wsad w postaci koła zębatego został przesymulowany dla trzech różnych stopów stali konstrukcyjnej (C45, 41Cr4, 42CrMo4) 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 fragmencie wsadu w zależności od częstotliwości pracy układu i rodzaju stopu stali konstrukcyjnej, charakterystyki gęstości energii w płaszczyźnie poprzecznej pojedynczego zęba oraz wartości temperatury zarejestrowane na wierzchołku zęba (w połowie jego wysokości) dla trzech różnych metod hartowania i trzech typowych stopów stali konstrukcyjnej.
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 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 co-simulation of models was made for three alloy steel of gear: C45, 41Cr4 and 42CrMo4, and three type of induction heating of gear: medium- (MF), high- (HF) and simultaneous dual-frequency (2F). 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 three type of induction heating.
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).
