滾珠絲杠感應(yīng)加熱有限元分析及優(yōu)化.pdf

1、感應(yīng)加熱具有加熱速度快、物料內(nèi)部發(fā)熱效率高、加熱均勻，且具有產(chǎn)品質(zhì)量好、幾乎無污染、易于實現(xiàn)生產(chǎn)自動化等一系列優(yōu)點，因此近年來得到了迅速發(fā)展。采用感應(yīng)淬火處理滾珠絲杠能夠較理想地解決表面和心部性能要求不一致的矛盾:既能改善表面強度、硬度和耐磨性，又能保持心部的塑性和韌性，從而提高其承受一定沖擊負荷、抵抗磨損和疲勞的能力。利用計算機數(shù)值模擬方法來描述感應(yīng)加熱過程可以提前預(yù)測工件的溫度場分布情況，找到獲得確定淬硬層深度的加熱工藝，進而修改相

2、關(guān)參數(shù)優(yōu)化其工藝性能。所以對絲杠的感應(yīng)淬火進行有限元模擬具有現(xiàn)實意義。
　　 本文針對感應(yīng)加熱過程中工件溫度難以測量的問題，應(yīng)用電磁學(xué)和傳熱學(xué)基本理論，建立了滾珠絲杠坯料電磁場和溫度場分布的數(shù)學(xué)模型，詳細介紹了ANSYS感應(yīng)加熱模擬步驟，針對絲杠在靜止線圈內(nèi)感應(yīng)加熱過程及結(jié)果進行分析，得到相應(yīng)結(jié)論。
　　 本文介紹了輻射、電流密度、電流頻率等因素對滾珠絲杠感應(yīng)加熱過程的影響。利用ANSYS軟件進行多次模擬總結(jié)得知:溫度越

3、高，輻射效果越明顯;電流密度大小影響最終加熱溫度，電流密度值足夠大，使得材料感應(yīng)加熱過程中溫度能達到二次相變溫度，之后材料溫升曲線會有不同趨勢;電流頻率影響材料的透入深度，進而影響材料感應(yīng)淬火后表面與中心的溫差值。高頻率能在極短時間內(nèi)迅速提高材料表面溫度，同時提高熱效率。
　　 基于模擬線圈移動時所采取的隨時間變化電流密度單元變化思路，研究滾珠絲杠在移動單線圈內(nèi)感應(yīng)加熱的一般規(guī)律，由模擬結(jié)果得到相應(yīng)結(jié)論，發(fā)現(xiàn)存在絲杠外表面和滾道