Numeryczny model hartowania indukcyjnego osiowosymetrycznych elementów stalowych z uwzględnieniem różnych rodzajów wymuszenia

• Autorzy: Iskierka Sławomir , Iskierka Iwona

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2020.12.36

Warianty tytułu

EN

Mathematical and numerical models of the induction hardening process of steel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono model matematyczny i numeryczny procesu indukcyjnego hartowania stali. W modelu uwzględniono wzajemne wpływy pól elektromagnetycznego i cieplnego oraz wpływ pola temperatury na przemiany fazowe w stali. Pole elektromagnetyczne obliczono na podstawie równań Maxwella biorąc pod uwagę zmiany konduktywności i przenikalności magnetycznej materiału w czasie procesu. Pole temperatury określono na podstawie równań Fouriera-Kirchhoffa. Udział poszczególnych struktur w czasie nagrzewania i chłodzenia wyznaczono na podstawie wykresów CTPi. Wzajemne wpływy pola temperatury i przemian fazowych rozważono stosując zasadę addytywności i wzory Avramiego do transformacji dyfuzyjnych, natomiast empiryczny wzór Koistinena i Marburgera został użyty do obliczenia transformacji martenzytycznej.

EN

The paper presents a mathematical and numerical models of the induction hardening process of steel. The model takes into account the mutual influence of electromagnetic and thermal fields and the influence of the temperature field on phase changes in steel. The electromagnetic field was calculated on the basis of Maxwell's equations taking into account the changes in conductivity and magnetic permeability of the material during the process. The temperature field was determined on the basis of Fourier-Kirchhoff's equations. The fractions of phases created during the phase transformations were calculated by use of TTT-heating and TTT- cooling diagrams. The coupled effects of temperature field and phase transformations were considered by applying the additivity principle and Avrami formulae for diffusion transformations while the Koistinen and Marburger empirical formula was used to calculate the martensite transformation.

Słowa kluczowe

PL

prądy wirowe; nagrzewanie indukcyjne; przemiany fazowe; pola sprzężone

EN

eddy currents; induction heating; phase transformations; coupled field

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 96, nr 12
• Strony: 174--177
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Iskierka Sławomir

• Politechnika Częstochowska, Wydział Elektryczny, ul. Armii Krajowej 17, 42-200 Częstochowa

autor

Iskierka Iwona

• Politechnika Częstochowska, Wydział Elektryczny, ul. Armii Krajowej 17, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Barglik J., Wieczorek T., Smalcerz A., Modeling od surface induction hardening process, Przegląd Elektrotechniczny, R90, nr 2, 2014, pp.1-4.
• [2] Bokota A., Iskierka S.: Numerical analysis of phase transformations and residual stresses in steel cone-shaped elements hardened by induction and flame methods, International Journal of Mechanical Sciences, 1998, 40, 6, s. 617-629
• [3] Spezzapria M., Forzan M., Dughiero F., Numerical simulation of solid–solid phase transformations during induction hardening process, IEEE Trans. Mag., 52, 3, 2016, pp. 740-743
• [4] Konrad A., Integrodifferential finite element formulation of twodimensional steady-state skin effect problems, IEEE Trans. Mag., 18, 1, 1982, pp. 284–292.
• [5] Totten G.E., Steel heat treatment handbook, Taylor&Francis, 2007
• [6] Bokota A., Kulawik A., Model and Numerical Analysis of Hardening Process Phenomena for Medium-Carbon Steel, Archives of Metallurgy and Materials, Vol. 52, No 2, 2007, pp. 337-346
• [7] Kolmogorov A.,N., On the Statistical Theory of Crystallization of Metals
• [in Russian], Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Mat., No. 3, 1937, pp. 355-359.
• [8] Melander M. A., Computational and experimental investigation of induction and laser hardening. Linköping Studies in Science and Technology. Dissertation, 124, Linköping 1985.
• [9] Avrami M., Kinetics of phase change, J. Chem. Physics, I: 7, 1939, pp. 1103–1112, II: 8, 1940, pp. 212–224, III: 9, 1941 pp. 117–184.
• [10] Koistinen D. P., Marburger R. E., A general equation prescribing the extent of the austenite-martensite transformation in pure iron-carbon alloys and plain carbon steels, Acta Metall., 7, 1959, pp. 59–60.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).