[發明專利]一種棒材感應熱加工的工藝方法

有效

• 申請號: 202010047501.0
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111172382B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 于恩林;牛身身
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C21D11/00
• 分類號: C21D11/00;C21D9/00;C21D1/42;G06F17/18
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 張建

1.一種棒材感應熱加工的工藝方法，其特征在于：包括以下步驟：

、根據棒材感應熱加工參數設定初始加熱速度V₀；設定速度增量ΔV，加熱速度公式如下：

V= V₀ +n×ΔV （1）

其中n依次取值為1，2，3，4····n；

、設定目標殘余應力σ₀，棒材感應加熱過程達到動態穩定狀態后，棒材外表面最高溫度和棒材中心軸溫度的差值越大，加工后的殘余應力會越大，進而會影響棒材熱加工質量，所以根據需要的加工質量來設定目標殘余應力σ₀；

、感應熱加工棒材的溫度場的計算；

根據步驟中的棒材的感應熱加工參數和設定的初始速度V₀求解感應熱加工棒材的溫度場，其中溫度場計算公式如下：

（2）

公式（2）為麥克斯韋方程組，其中，H為磁場強度，J為電流密度，D為電位移，E為電場強度，B為磁通密度；

A、計算電流密度J：

根據結構方程：

（3）

其中，ε為介電常數，μ為磁導率，σ為電導率；

由上述方程（2）和(3)即可求解出感應電流密度J；

B、用感應電流產生的焦耳熱作為熱源，計算溫度場熱源：

（4）

其中，為內熱源密度，為電阻率；

C、建立初始溫度邊界條件：

（5）

其中，T為溫度，為時間；

D、設定熱流輸入以及換熱邊界條件：

（6）

其中，n為邊界面的法線方向，為矢量方向上的熱流密度，T_w為固體表面溫度，T_f為空氣溫度，F₁₂為輻射角系數，T₁、T₂為物體1、2的表面溫度；

E、導熱微分方程如下：

（7）

其中，k為各項同性材料的導熱系數，c為比熱；

結合公式（4）、（5）、（6）和（7），求出感應熱加工穩定狀態后棒材的溫度場；

、根據棒材冷卻方式計算冷卻后棒材的殘余應力σ，計算公式如下：

（8）

（9）

其中為熱應變，為熱膨脹系數，是楊氏模量，是泊松比， 表示彈性矩陣，表示彈性應變，表示塑形矩陣，是塑形應變，由公式（8）和公式（9）可求解出殘余應力σ；

、判斷殘余應力σ和目標殘余應力σ₀的大?。?/p>

若σ≥σ₀，則說明此時棒材的加工質量已經低于需要的目標質量，速度已經超過最優值，結束調整過程；

若σσ₀，在其他條件和參數不改變的情況下，公式（1）中V= V₀ +n×ΔV，n依次取值1，2，3，4····n，重復步驟及后續步驟直至σ≥σ₀，取調整過程中倒數第二次的速度值為熱加工速度最優解Vm，完成速度的調整過程，結束調整過程。