ინდუქციური ალუმინის მილები მაღალი სიხშირის ინდუქციური გათბობით

რომანი იყენებს სფეროებს ინდუქციური გათბობა მოითხოვს გაცხელებული კომპონენტების შიგნით ტემპერატურის განაწილების ანალიზს შესაბამისი სტრუქტურების და მატერიალური თვისებების გათვალისწინებით. სასრული ელემენტის მეთოდი (FEM) წარმოადგენს მძლავრ ინსტრუმენტს ამგვარი ანალიზების შესასრულებლად და ინდუქციური გათბობის პროცესების ოპტიმიზაციისთვის, ელექტრომაგნიტური და თერმული რიცხვითი ანალიზებისა და სიმულაციების საშუალებით.

ამ კონტრიბუციის ძირითადი მიზანია მიუთითოს სათანადო, დახვეწილი და ეფექტური ინდუქციური შედუღების ტექნოლოგიის გამოყენების შესაძლებლობა მზის კოლექტორების წარმოებისთვის ციფრული სიმულაციის საფუძველზე და ჩატარებული ექსპერიმენტების საფუძველზე.

Პრობლემის აღწერა

ეს ნამუშევარი ეხება მზის კოლექტორების კომპონენტების დიზაინს, რომლებიც შესაფერისია შედუღების პროცესისთვის, კერძოდ, მილების შეგროვების ნაწილები (ნახ. 1 ა). მილები მზადდება AW 3000 ტიპის Al შენადნობისგან, ქიმიური შემადგენლობით, რომელიც მოცემულია ცხრილში 1. შედუღების მიზნით, გამოიყენება Al 104 ტიპის შენადნობი (ცხრილი 2) და Braze Tec 32/80 ნაკადი, რომელთა ნარჩენები არ არის -კოროზიული. მყარი და ლიკვიდუსის ტემპერატურას შორის Al 104 შედუღების შენადნობისთვის ტემპერატურის ინტერვალი მერყეობს 575 ° C- დან 585 ° C- მდე. მილის მასალის მყარი ტემპერატურაა 650 ° C.

ცხრილი 1 AW 3000 შენადნობის ქიმიური შემადგენლობა [ვტ. %]

Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Zn	Cr	Al
0.05-0.15	0.06-0.35	მაქსიმუმი 0.1	0.3-0.6	0.02-0.20	0.05-0.3	მაქსიმუმი 0.25	ბალანსი

ცხრილი 2 Al 104 ტიპის შედუღების შენადნობის ქიმიური შემადგენლობა [ვტ. %]

Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Zn	Ti	Al
11-13	0.6	მაქსიმუმი 0.3	0.15	0.1	0.2	მაქსიმუმი 0.15	ბალანსი

შედუღების პროცესი გულისხმობს ინდუქციური გათბობის გამოყენებას. საჭიროა ინდუქციური გათბობის სისტემის დაპროექტება ისე, რომ ერთდროულად მიღწეულ იქნას დუღილის ტემპერატურა ერთობლივ ზონაში (შედუღებული ლითონები - შედუღების შენადნობი). ამ თვალსაზრისით, ძალზე მნიშვნელოვანია ინდუქციური კოჭის, მისი გეომეტრიისა და მუშაობის პარამეტრების სწორი არჩევანი (ძირითადად სიხშირე და წყაროს დენი). დაპროექტებული სპილენძის წყლით გაცივებული ინდუქციური კოჭის ფორმა და ზომები ნაჩვენებია ნახაზზე 1 ბ

ინდუქციური გათბობის შესაბამისი პარამეტრების გავლენა შედუღებულ ნაწილებში ტემპერატურის განაწილებაზე შეფასდა, ინდუქციური გათბობის რიცხვითი სიმულაციის გამოყენებით, პროგრამის კოდის ANSYS 10.0 გამოყენებით.

სიმულაციური მოდელი

ANSYS 10.0 პროგრამის [3-5] გამოყენებით FEM- ის მიერ დაწყვილებული ელექტრომაგნიტური და თერმული პრობლემების გადაჭრის მეთოდოლოგიის შესაბამისად შემუშავდა შედუღების ინდუქციური გათბობის პროცესის სიმულაციური მოდელი გეომეტრიული, ფიზიკური და საწყისი და სასაზღვრო პირობების ჩათვლით. რიცხვითი სიმულაციის ძირითადი მიზანი იყო ინდუქციური გათბობის ოპტიმალური პარამეტრების განსაზღვრა (სიხშირე და წყაროს დენი), სახსრების წარმოქმნის ზონაში საჭირო ტემპერატურის განაწილების მისაღწევად.

ელექტრომაგნიტური ანალიზისთვის შემოთავაზებული 3D მოდელი (ნახ. 2) შედგება მილების, შედუღების შენადნობის, წყლით გაცივებული ინდუქციური სპირალისა და მიმდებარე ჰაერის მოდელისგან (არ ჩანს ნახაზზე 2). თერმული ანალიზის დროს მხოლოდ მილები და შედუღების შენადნობი განიხილებოდა. სახსრის წარმოქმნის ზონაში წრფივი, 8 კვანძიანი ელემენტებიდან წარმოქმნილი ბადის დეტალურადაა ნაჩვენები ნახ. 2 ბ.

ნახ .2 ა) ელექტრომაგნიტური ანალიზის გეომეტრიული მოდელი მიმდებარე ჰაერის გარეშე და ბ) 3D ქსელის დეტალი, რომელიც წარმოიქმნება სახსრების წარმოქმნის ზონაში. JMatPro– ს გამოყენებით იქნა მიღებული AW 3000 შენადნობის და Al 104 შედუღების შენადნობის ელექტრო და თერმული თვისებების ტემპერატურული დამოკიდებულება პროგრამული უზრუნველყოფა [6]. გამომდინარე იქიდან, რომ გამოყენებული მასალები არა მაგნიტურია, მათი ფარდობითი გამტარობაა µr = 1.

შედუღებული მასალების საწყისი ტემპერატურა იყო 20 ° C. სავარაუდო იყო სრულყოფილი ელექტრო და თერმული კონტაქტები მასალების საზღვრის ზედაპირებზე. წყაროს დენის სიხშირე ინდუქციური კოჭში უნდა ყოფილიყო 350 კჰც. გაითვალისწინეს წყაროს დენის მნიშვნელობა 600 ა – დან 700 ა – მდე ინტერვალიდან. გაითვალისწინეს შედუღებული მილების გაგრილება თავისუფალი კონვექციითა და რადიაციით ჰაერში 20 ° C ტემპერატურაზე. განისაზღვრა კომბინირებული სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი, რომელიც დამოკიდებულია შედუღებული ნაწილების ზედაპირის ტემპერატურაზე. ნახაზში 3, ერთობლივ ზონაში საჭირო ტემპერატურის მიღწევის შემდეგ დადებული კომპონენტებში ტემპერატურის განაწილება ნაჩვენებია გამოყენებული წყაროების დინების შერჩეული მნიშვნელობებისთვის ინდუქციური გათბობის coil. 36 წამის დრო 600 ა წყაროს დენის გამოყენებით, როგორც ჩანს, საკმაოდ გრძელია. 700 A წყაროს დენის სწრაფი გათბობა არ შეიძლება იყოს საკმარისი 104 620 შედუღების შენადნობისთვის. ამ მიზეზით რეკომენდებულია წყაროს დენი დაახლოებით 640 A- დან 25 A დონეზე, რაც იწვევს შედუღების დრო 27.5-დან XNUMX წამამდე

ალუმინის მილების შესაკრავი ინდუქციური გათბობით