Өндөр давтамжийн индукцийн халаалттай индукцийн гагнуурын хөнгөн цагаан хоолой
-Ийн шинэ хэрэглээний талбарууд Индукцийн халаалт харгалзах бүтэц, материалын шинж чанарыг харгалзан халсан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн температурын тархалтад дүн шинжилгээ хийх шаардлагатай. Хязгаарлагдмал элементийн арга (FEM) нь цахилгаан соронзон ба дулааны тоон анализ, симуляциар дамжуулан индукцийн халаалтын процессыг оновчтой болгох, дүн шинжилгээ хийх хүчирхэг хэрэгсэл юм.
Энэхүү хувь нэмрийн гол зорилго нь тоон симуляци, туршилт дээр үндэслэн нарны коллектор үйлдвэрлэхэд зориулагдсан оновчтой, боловсронгуй, үр ашигтай индукцийн гагнуурын технологийг ашиглах боломжийг харуулах явдал юм.
Асуудлын тодорхойлолт
Энэхүү бүтээл нь гагнуурын процесст тохирсон нарны коллекторын бүрдэл хэсгүүдийн дизайн, тухайлбал цуглуулах хоолойн хэсгүүдийн зураг төслийг боловсруулсан болно (Зураг 1а). Хоолойг Хүснэгт 3000-д заасан химийн найрлагатай AW 1 төрлийн Al хайлшаар хийдэг. Гагнуурын хувьд Al 104 төрлийн хайлшийг (Хүснэгт 2) Braze Tec 32/80 урсгалын хамт үлдэгдэл агуулдаг. - идэмхий. Al 104 гагнуурын хайлшийн солидус ба шингэн шингэний температурын хоорондох зай нь 575 ° C-аас 585 ° C хооронд хэлбэлздэг. Хоолойн материалын солидусын температур 650 ° C байна.
Хүснэгт 1 AW 3000 хайлшийн химийн найрлага [wt. %]
| Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Zn | Cr | Al |
| 0.05-0.15 | 0.06-0.35 | хамгийн ихдээ. 0.1 | 0.3-0.6 | 0.02-0.20 | 0.05-0.3 | хамгийн ихдээ. 0.25 | тэнцэл |
Хүснэгт 2 Al 104 төрлийн гагнуурын хайлшийн химийн найрлага [wt. %]
| Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Zn | Ti | Al |
| 11-13 | 0.6 | хамгийн ихдээ. 0.3 | 0.15 | 0.1 | 0.2 | хамгийн ихдээ. 0.15 | тэнцэл |
Гагнуурын процесс нь индукцийн халаалтыг ашиглах боломжтой гэж үздэг. Индукцийн халаалтын системийг хамтарсан бүсэд (гагнасан металл - гагнуурын хайлш) ижил хугацаанд гагнуурын температурт хүрэх ёстой байхаар төлөвлөх шаардлагатай. Энэ үүднээс индукцийн ороомог, түүний геометр ба ажиллагааны параметрүүдийг зөв сонгох нь (гол төлөв давтамж ба эх үүсвэрийн гүйдэл) маш чухал юм. Зэсийн усан хөргөлттэй индукцийн ороомгийн хэлбэр ба хэмжээсийг Зураг 1б-д үзүүлэв
Гагнуурын хэсгүүдийн температурын тархалтад индукцийн халаалтын холбогдох параметрүүдийн нөлөөллийг ANSYS 10.0 програмын кодыг ашиглан индукцийн халаалтын тоон симуляцийг ашиглан үнэлэв.
Загварчлалын загвар
ANSYS 10.0 програм хангамжийг ашиглан FEM-ийн хосолсон цахилгаан соронзон ба дулааны асуудлыг шийдвэрлэх аргачлалын [3] дагуу гагнуурын индукцийн халаалтын процессын симуляцийн загварыг геометр, физик, анхны ба хилийн нөхцлийг багтаасан боловсруулсан болно. Тоон симуляцийн гол зорилго нь индукцийн халаалтын оновчтой параметрүүдийг (давтамж ба эх үүсвэрийн гүйдэл) тодорхойлж, үе мөчний үүсэх бүсэд шаардлагатай температурын хуваарилалтад хүрэх явдал байв.
Цахилгаан соронзон анализ хийхэд санал болгож буй 3D загвар (Зураг 2) нь хоолой, гагнуурын хайлш, усан хөргөлттэй индукцийн ороомог ба хүрээлэн буй орчны загвараас бүрдэнэ (Зураг 2-т үзүүлээгүй). Дулааны шинжилгээнд зөвхөн хоолой ба гагнуурын хайлшийг авч үзсэн болно. Үений үүсэх бүс дэх шугаман, 8 зангилааны элементүүдээс үүссэн торны дэлгэрэнгүй мэдээллийг Зураг 2б-д үзүүлэв.
Зураг 2 а) Хүрээлэн буй орчныг агааргүйгээр цахилгаан соронзон анализ хийх геометр загвар ба б) үе мөчний үүсэх бүсэд үүссэн 3D торны нарийвчлал. AW 3000 хайлш ба Al 104 гагнуурын хайлшийн цахилгаан ба дулааны шинж чанаруудын температурын хамаарлыг JMatPro ашиглан олж авсан. програм хангамж [6]. Хэрэглэсэн материалууд нь соронзон бус байдаг тул тэдгээрийн харьцангуй ус нэвтрүүлэх чанар юм µr = 1.
Гагнуурын материалын анхны температур 20 ° C байв. Материалын хилийн гадаргуу дээрх төгс төгөлдөр цахилгаан ба дулааны холбоо барих ёстой гэж үзсэн. Индукцийн ороомог дахь эх үүсвэрийн гүйдлийн давтамж нь 350 кГц байх ёстой байв. Эх үүсвэрийн гүйдлийн утгыг 600 А-аас 700 А хүртэлх интервалаас тодорхойлсон бөгөөд гагнасан хоолойг чөлөөт конвекц ба 20 ° С температуртай агаарт цацраг туяагаар хөргөхийг харгалзан үзсэн болно. Гагнуурын хэсгүүдийн гадаргуугийн температураас хамааралтай дулаан дамжилтын коэффициентийг тодорхойлсон болно. Зураг 3-т холбосон бүсэд шаардагдах температурт хүрсэний дараа гагнуурын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн температурын тархалтыг ашигласан эх үүсвэрийн гүйдлийн сонгосон утгаар харуулав. индукцийн халаалтын ороомог. 36 А эх үүсвэрийн гүйдлийг ашиглах 600 секундын хугацаа нэлээд урт байх шиг байна. 700 А эх үүсвэрийн гүйдлийг хэрэглэсэн хурдан халаалт нь Al 104 гагнуурын хайлшийг хайлуулахад хангалтгүй юм. Ийм учраас эх үүсвэрийн гүйдэл нь ойролцоогоор 620 А-аас 640 А хүртэл байхыг зөвлөж байна.
