链轮电磁感应加热过程中的优化设计

电磁感应加热技术有效地节约了钢铁制造成本,积极推动了钢铁行业绿色制造.优化重载链轮电磁感应加热过程是生产高品质链轮的一个重要分支.在对链轮进行热处理强化时,普通圆形感应线圈在单一电流频率下难以实现齿廓的均匀加热,容易导致淬火层的硬度分布不均,造成工件开裂.仿形感应线圈比普通圆形感应线圈具有更好的加热效果,但是仿形感应线圈研发周期长,成本昂贵,不利于大规模推广应用.考虑到实际加工成本及生产需求,在完全仿形感应线圈的基础上,提出了一种齿顶位置为V形角的仿齿廓感应线圈,该感应线圈到齿顶和齿根的间隙不等.进一步建立了双排链轮电-磁-热耦合温度场模型,并进行试验验证.研究发现这种带V形角的感应线圈与圆形感应线圈相比,能够改善磁通量在空间的分布方式,强化感应线圈和齿根之间的临近效应,同时减弱感应线圈和齿顶间的临近效应,提高了链轮沿齿廓温度的均匀性.量化分析了不同电磁参数(电流频率和电流密度)和感应线圈的结构(V形角,感应线圈到齿轮的距离)对提升加热速率和改善温度均匀性的作用规律.感应线圈的V形角结构有利于提高齿轮的电磁加热质量,对推动实际加工应用和提升企业效益具有重要生产价值,有利于促进精品钢生产.