q235钢表面喷铝感应重熔过程的数值模拟与实验研究

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1、摘要本文首先以电磁学为基础对Q235钢表面火焰喷铝感应重熔的温度场分布进行了理论推导，给出了温度场分和的解析表达式，据此绘出不同涂层材料感应加热瞬时状态具体问题的温度曲线；然后根据数值模拟的基本理论，应用ANSYS有限元软件对Q235钢基表面火焰喷铝层感应重熔过程的温度场分布进行模拟，得到感应重熔时涂层和基体表面之间感应磁场和温度场的分布图；分析了感应重熔工艺参数对模拟结果的影响，找到了较好的工艺参数；最后以数值模拟的结果为参考进行实验研究，将模拟得到的工艺参数运用到实验中，对感应重熔过程的控制条件进行研究，找到了进

2、行感应重熔的最佳工艺条件；并用扫描电镜(sEM)和X射线衍射(XRD)等方法对试样进行了定量的观察与分析。用自行研制的摩擦磨损试验机对重熔前后的试样进行耐磨性能测试。结果表明：感应加热瞬间在基体表面和涂层近表面分别有一个温度较高的区域，与理论分析中得到的瞬时温度场分布相比较，计算机模拟结果与实际测定结果更接近；感应重熔处理提高了火焰喷涂铝层和钢基体的结合强度，当工作电流为300A、处理时间为25S、感应线圈间隙为2mm时，获得的重熔效果最好；感应重熔处理后涂层与基体之间形成了更加致密的结合层，提高了火焰喷涂铝层和钢铁

3、基体的结合强度，耐磨性也明显提高。关键词火焰喷涂：感应重熔；有限元模拟；趋肤效应；温度分布；冶金结合燕山大学工学硕+学位论文AbstractBasedonelectromagneticsthetheoreticalanalysisoninductionremeltingofsprayedaluminiumonironsurfaceiscarriedout，analyticalexpressionoftemperaturedistributionisgivenandwithwhichtemperaturetrendli

4、neofcertainproblematthemomentofinductionheatingisdrawnout．Accordingtothebasictheoryofnumericalsimulation，thetransienttemperaturefieldofinductionremeltingofsprayedaluminiumonQ235steelsubstrateissimulated．Theinductionmagneticfieldandthetransienttemperaturedistrib

5、utingbetweenthesubstratesurfaceandthecoatingatthemomentofinductionheatingisobtained．Theinfluenceofthetechnicalparametersontheinductionbeatingsimulationresultisanalyed，andappropriatetechnicalparametersarefound．Experimentsarecarriedoutaccordingtothenumericalsimul

6、ationresults，andthetechnicalparametersobtainedfromthesimulationareusedintheexperiments．Thecontrolfactorsoftheinductionheatingarestudied，theoptimumtechnicalconditionforinductionremeltingarefound，andquantitativeobservationandanalysisonthesampleiscarriedoutwitllSE

7、MandXRD．Wear-resistingtestonthesampleiscorductedbeforeandaftertheinductionremeltingwithafrictionandattritiontestingmachineself-made，Theresultsshowthatatthemomentoftheinductionheatingthereisahightemperatureareaatthesubstratesurfaceandthecoatingsurface，respective

8、ly．Comparedtothedistributingoftemperaturefieldobtainedfromthetheoryanalysis，theresultobtainedbynumericalsimulationismuchclosertotheexperimentalresult．Theadhesivestrengthbetw