摘要：采用有限元分析方法对2024铝合金在电磁感应加热至半固态过程中的内部温度场进行了模拟，研究了电参数和线圈参数对磁场特性及加热过程的作用，并对比分析了加热终止时刻合金内部温度的均匀性以及加热所需时间。结果显示，电流频率与线圈匝数对磁场强度具有显著的正相关影响。针对尺寸为?80 mm×60 mm的SiCp-2024Al复合粉末压块，最佳的电参数及线圈参数为：电流频率设定为80 kHz，线圈内径为130 mm，线圈间距为2 mm，线圈匝数可选择15或20匝，两者各有其优势。在功率恒定的条件下，坯料在升温过程中的温度梯度基本保持稳定。通过实施分段加热策略，坯料内部温度均匀性得到显著提升，温度梯度呈阶梯状下降，其变化节点与功率调整节点相吻合。进一步地，对工件进行分段加热并辅以保温处理后，温度梯度可降低至2℃以内，从而显著改善了温度均匀性。
文章目录
1 试验材料和方法
1.1 ANSYS有限元模型及前处理设置
1.2 模拟加热工艺设计
2 试验结果与讨论
2.1 放置工件对线圈内部磁场的影响
2.2 施加不同频率对加热结果的影响
2.3 加热过程中工件内部温度分布变化趋势
2.4 线圈参数对加热结果的影响
2.4.1 线圈内径及间距对加热结果的影响
2.4.2 线圈匝数对加热结果的影响
2.5 分段式加热对加热结果的影响
3 结论
