127 – 鋼材の抵抗加熱解析

アプリケーションノート・モデルデータ

概要

シャフトなど大きな金属部品は機械加工時に歪みが発生し、材料特性が悪化します。そのため、熱処理により加工歪みを取り除き、金属組織を標準状態に戻す処理を施し、材料特性を改善することが行われます。熱処理によって金属全体の特性を改善するには、全体を均一な温度に加熱する必要があり、通電加熱が良く用いられます。加熱条件の検討において、温度分布を事前に予測することは有益です。
3次元的な構造を有する構造物が所定の電極形状で均一に加熱されるか否かは、有限要素法に基づく解析を通じて評価する必要があります。
ここでは、通電加熱による被加熱体の温度分布、温度変化および熱流束分布を求めます。

温度分布

被加熱体の温度分布を図1に示します。図より、いずれの時間においても被加熱体の中央部が最も高温になっていることがわかります。

温度変化

各測定点A、A’、B、B’における温度変化を図2に示します。図より、表面と内部(A-A’、 B-B’)において、温度差がないことがわかります。また、図1で示したように端部と中央部(A-B、A’-B’)にて温度差が発生しており、700(s)時では温度差が約200(deg C)となっています。

熱流束分布

700(s)時における熱流束分布を図3に示します。図より、被加熱体からコイルに熱が伝導していることがわかり、このことが被加熱体の長さ方向における温度差の原因となります。
均一に加熱し、被加熱体の特性を向上させるには、長さ方向の温度差を低減するような工夫が必要になると考えられます。

絞込み検索

  • カテゴリー 一覧