Разработка и исследование системы индукционного нагрева для пайки многослойных изделий

• Автор: Бузуев, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 136 с. : ил.

1. Проблема индукционного нагрева многослойного тела
конической формы под пайку
1.1 Сопловые блоки ракетных двигателей
1.2 Особенности процесса пайки
1.3 Анализ методов моделирования
2. Разработка математических моделей процесса нагрева
при пайке
2.1 Обзор методов математического моделирования
2.2 Конечно-элементная модель электромагнитного поля
2.3 Тепловая задача
2.3.1 Задача нестационарной теплопроводности
2.3.2 Задача лучистого теплообмена между внутренней поверхностью кожуха и внешней поверхностью изделия
2.3.3 Задача упругой деформации твердого тела
3 Поиск оптимальной системы нагрева для пайки
многослойных тел
3.1 Оптимальное проектирование конструкции индуктора
3.2 Обзор методов оптимизации конструкции индуктора
3.3 Поиск формы индуктора и формы кожуха
3.4 Разработка оптимальной конструкции системы нагрева
изделия
4 Разработка системы управления нагревом
4.1 Обзор методов синтеза оптимального управления системой индукционного нагрева

4.2 Разработка алгоритма программного управления процессом индукционной пайки
4.3 Исследование влияния окалины на поверхности кожуха
на качество функционирования программного управления
5. Практическая реализация системы нагрева
5.1 Работа установки по индукционному нагреву под пайку
5.2 Устройство установки индукционного нагрева для пайки многослойных тел конической формы
5.3 Экранирование системы индукционного нагрева под пайку
Заключение
Библиографический список Приложение

Диссертация посвящена разработке, исследованию и решению проблемы индукционного нагрева многослойного тела конической формы, обеспечивающего качественный процесс индукционной пайки составных элементов сопла ракетного двигателя.
Актуальность работы. Проблема рационального использования ресурсов занимает первое место в современной организации производственного процесса, поскольку стратегия фокусирования на издержках, как одна из составных частей экономической стратегии фирмы, позволяет сократить себестоимость продукции и тем самым увеличить конкурентные преимущества, что является неотъемлемой чертой рыночного существования любого предприятия [121].
Общеизвестно, что процесс внедрения новых технологий в производственную систему является «болезненным» явлением [22], поскольку не всегда экономический эффект отражает прогнозные ожидания, зачастую большая часть затрат приходится на энергетическую составляющую. В значительной степени именно это условие является сдерживающим фактором, не позволяющим устранить существующие недостатки и усовершенствовать производственный процесс. Поэтому наряду с требованиями надежности технологической линии по пайке металлов стоит вопрос создания установок с минимальными капитальными и эксплуатационными затратами.
Для нагрева деталей под пайку используются практически все известные в промышленности способы нагрева металлов:
-печной (в электрических и газовых печах), электроконтактный, нагретым твердым телом (паяльником),
-пламенем газовой горелки, электронным лучом, электрической дугой, погружением в расплавленные соли или расплавленный припой, -индукционный нагрев.

^'p^J -абсолютная температура на поверхности Г и .1 соответственно;
Уравнение (2.81) нелинейно и не может быть решено линейными
методами, поэтому это уравнение представляется в виде:
в,=°чрііАі(г?+тН

і2і=Щ-Т7);
(2.82)
(2.83)
где К = аг.^А^ + Т^ + Т^
К-не может быть вычислено, поскольку она является функцией неизвестных Ті и Т■. Температуры для первой итерации используются для вычисления К.
Перечисленные выше процедуры не соответствуют комплексным моделям где не очень удобно вводить интересующие нас переменные или где эти переменные не могут быть рассчитаны. Более общее выражение для излучения с использованием степени черноты для систем в составе которых 1М-поверхностей излучения будет иметь вид:

її 1_єЛ-і?
є. Л є. VI

(2.84)
где М-число поверхностей излучения;
1, когда )
.; -дельта Кронекера;
О, когда Л1
Это уравнение может быть использовано для образования ряда в данном матричном уравнении.
МеЬиЛ <2-85>
Так же как
каждый ряд ]
і в [С]

■1*

1-8.

Л 8.

,/ = 1,2,-Л

каждый ряд} в [п]= (5 ~ і = 1,2,..У;
Решая для [О]:
и поэтому
(е}=

= [СГИ
(2.86)
(2.87)
(2.88) (2.89)