链轮电磁感应加热过程中的优化设计

来源期刊：钢铁2020年第10期

论文作者：文怀宇 韩毅 曾慧敏 肖瑶 王子心 张洪旺

文章页码：120 - 127

关键词：齿轮;感应线圈;电磁场;温度场;感应加热;

摘    要：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。