真空电阻炉是用于热处理工艺的高温加热设备,利用其可实现淬火、退火、烧结、加热、融化等工艺过程。因其具有加工过程易于控制、分离精度高、节能环保等优点,因此在真空冶炼领域和金属加工领域中具有广阔的应用前景。本文以内热式真空电阻炉为 研究对象,利用有限元分析软件ANSYS对真空电阻炉的温度场分布规律进行深入研究 。
真空电阻炉的温度场分布规律研究的关键
由于受到真空电阻炉自身的不规则性及炉内加工物料的不确定性等因素的影响,炉内的导热温度较为复杂,因此,通常使用数值分析法来研究真空电阻炉温度场,其基本思想是,使用离散的点和面取代连续的点和面。大致步骤为:
(1)将温度场的时间区域和空间区域分割为有限个离散点;
(2)通过响应的导热微分公式求解出各个离散点处的温度值;
(3)如果离散点的数量和位置都是科学、合理的,则就可用离散点处的温度值描述真空电阻炉内温度场的分布规律。
因此,求解导热微分方程就成为建立真空电阻炉温度场数学模型的关键。当前,大部分研究学者采用有限元法来求解导热微积分方程。具体步骤为:
(1) 将导热微分方程离散化;
(2) 将连续求解区间分割成有限条网格线,用网格线的交叉点取代离散点,使单个区间与离散点逐一对应,则可将导热微分方程转换为非线性代数方程组;
(3) 设置非线性代数方程组为差分格式,同时,初速条件也要转换为非线性代数方程组 ;
(4) 通过数学方法计算差分格式,最终获得各个离散点的温度值。因此,离散点分布的越细密、越科学,离散点的温度值就越接近连续点的温度场分布。通常,可借助仿真软件来求解实体模型的温度场分布,其中ANSYS软件由于具有功能强大、适用范围广 等特点,被广泛应用于实体模型的温度场分布中 。
真空电阻炉温度场分布规律关系着真空电阻炉的结构设计和优化,因此,真空电阻炉的温度场分布规律研究方法,已经成为学术领域中的一个研究热点。本文以有限元思想为基础,利用有限元软件ANSYS进行真空电阻炉的温度场分布规律的仿真研究,能够有效发现者炉内温度场分布规律,为真空电阻炉的结构设计与优化提供可重要参考。