Development of a model for optimizing parameters of induction-butt welding of steel products with a flat coil
Разработка модели для оптимизации параметров индукционно-стыковой сварки стальных изделий плоским индуктором

I.Yu. Dolgikh, L.B. Koryukin
2018 Vestnik IGEU  
Авторское резюме Состояние вопроса: Широкий спектр технологических преимуществ индукционного нагрева обусловливает его использование в различных областях промышленности, одной из которых является стыковая сварка изделий различного вида и функционального назначения. Однако использование существующих методов индукционностыковой сварки ограничивается размером поперечного сечения соединяемых деталей, что требует внедрения новых технических решений, направленных на расширение области их применения,
more » ... также на повышение энергетических показателей и качества готовой продукции. В то же время практическое применение нового способа сварки на основе индукционного нагрева требует проведения предварительных исследований на базе математических моделей, предназначенных для выбора режима работы оборудования, обеспечивающего оптимальные параметры процесса нагрева в целях получения равномерного распределения температуры в слое требуемой толщины и приемлемых значений энергетических показателей. Материалы и методы: Решение поставленной задачи выполнено на основе применения программного комплекса COMSOL Multiphysics, посредством совместного решения уравнения электромагнитного поля в квазистационарном приближении через азимутальную составляющую векторного магнитного потенциала и дифференциального уравнения теплопроводности, характеризующего распределение теплового поля в пространстве и во времени. Результаты: Разработана новая модель индукционного нагрева при стыковой сварке стальных труб на основе применения плоского индуктора, позволяющая анализировать картины распределения магнитного поля, объемной плотности тепловыделения и температуры в расчетной области, а также определять динамику изменения энергетических показателей процесса нагрева при учете нелинейно изменяющихся физических свойств моделируемых объектов. Выводы: Разработанная модель позволяет осуществлять параметрический анализ индукционного нагрева плоским индуктором стальных труб в рамках стыковой сварки, который необходим при выборе режима работы оборудования, обеспечивающего повышение электрического КПД процесса нагрева, равномерности распределения температуры и, как следствие, качества получаемых изделий. Ключевые слова: индукционный нагрев, индукционно-стыковая сварка, плоский индуктор, моделирование объектов, электромагнитные и температурные процессы.
doi:10.17588/2072-2672.2018.4.061-069 fatcat:wos7jcqebnbfjfmgzptnkvlpri