誘導加熱と焼き入れ

誘導加熱と焼き入れ

induction-heating

誘導加熱は導体に誘導された渦電流によって発生します。この現象は、Operaのマルチフィジックス機能を使ってモデル化できます。

単純なACや複雑な過渡的励磁による発熱は、シミュレーションによって高精度の熱解析が可能です。さらに、必要に応じて電磁力、熱膨張、機械的応力もシミュレーションすることができます。

Operaの機能の1つに、表面境界条件があります。これは、表面のみに流れる渦電流を、必要とされる細かい数値解析メッシュを使わないで、渦電流をモデル化、発熱を求めることができます。この機能によって計算時間を大幅に短縮することができます。この機能例として、ニッケル板の近くにACコイルを置き、それよって発生した渦電流による温度分布を計算しています。

velocity joint casing

誘導焼き入れ

誘導加熱の興味深い応用例として誘導焼き入れがあります。鉄製取り付け具の選んだ面を誘導加熱、急冷してマルテンサイト表面に変遷させます。このことによって、表面強度が増し、耐摩耗性が向上します。

例(右)は、自動車のアプリケーションで使用される等速度ジョイントケーシングです。この場合、内部表面が焼き入れされます。誘導加熱は、一連のコイル(赤色)で行われます。

 

velocity casing

渦電流とその加熱をケーシングの表面に限定するため、コイルは比較的高い周波数10KHzで運転されます。

シミュレーションは、温度依存の導電率と透磁率を考慮しています。特に後者は重要で、焼き入れ表面の温度はマルテンサイトに変遷する前にキューリー点より高くなります。

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