Введение 3
1 Задачи моделирования индукционной нагревательной системы для
изготовления изделий из пластика 6
1.1 Технология изготовления пластмассы методом литья 6
1.2 Особенности технологии нагрева полимерных материалов 13
1.3 Как избежать появления дефектов при литье пластмасс под
давлением 14
2 Математическая модель стадии индукционного нагрева 20
2.1 Математическая структура объекта нагрева 20
2.2 Математическое описание электромагнитных процессов при
индукционном нагреве 25
2.3 Математическая модель тепловых процессов при индукционном
нагреве 33
2.4 Конечно-элементная модель процессов индукционного нагрева при
производстве пластмассы методом литья 46
2.5 Алгоритм расчета электротеплового поля 50
3 Анализ электромагнитных и тепловых полей и синтез параметров
индукционного нагревателя при производстве пластмассы 57
3.1 Создание алгоритма нахождения характеристик системы
индукционного нагрева 57
3.2 Расчет и анализ электромагнитных полей полимерного материала 59
3.3 Выбор оптимальной частоты источника питания 65
Заключение 74
Список используемой литературы 76

Купить

В настоящее время применение изделий, произведенных методом литья под давлением, ограничивается в основном производством пластмассовых изделий. Это относится к различным сферам промышленности, включая аэрокосмическую и автомобильную, морскую, техническую,
сельскохозяйственную, строительную и изготовление потребительских групп товаров. Поскольку требования к качеству конечной продукции всё более увеличиваются, поэтому разработка надежных и максимально эффективных систем нагрева современных полимеров становится крайне важной задачей. Для улучшения качества процесса литья пластмассы под давлением можно применять технологию индукционного нагрева. Однако перед успешным внедрением передовой технологии такого типа нужно провести исследование рабочего процесса с использованием моделирования (как физического, так и математического).
Для максимального повышения качества проводящихся технологических процессов важно разработать математические и физические модели, соединяющие в себе тепловые и электромагнитные процессы, где присутствуют неоднородные в физическом плане среды.
Темы проводимого исследования, тесно связанные с тепловыми и электромагнитными процессами, проходящими в системе «индуктор — металл — нагреваемый объект», имеют друг к другу прямое отношение. Основным направлением данного исследования стала разработка комплексных методов проектирования обладающих высокой
эффективностью нагревательных систем, основанных на принципах индукции — это позволяет решать в этой сфере важные задачи.
Главная задача этой работы — разработка эффективной конструкции системы нагрева с использованием индуктивного нагрева, способной существенно увеличить производительность процесса изготовления деталей из пластмассы методом литья, проводимого под давлением.
Научные цели проводимого исследования. Чтобы достичь научно-исследовательских целей, данная работа будет активно решать приведенные ниже задачи:
- глубокое исследование имеющихся технологий термообработки, используемых в процессе изготовления деталей из пластика литьём под высоким давлением;
- создание научных моделей тепловых и ЭМ процессов, позволяющих детально изучить процессы обмена теплоносителя в системе «индуктор — металл — материал, подвергающийся нагреву»;
- разработка типовых методик для вычисления тепловых и электромагнитных полей в нетривиальных структурах из нескольких слоёв различных материалов, контактирующих один с другим;
- создание новой технологии индукционного нагрева, обеспечивающей правильные температурные режимы.
Для выполнения поставленных задач необходимо использовать различные методы исследования. Вот некоторые из них.
Математический анализ: В ходе работы будем организовывать анализ и оценку разных аспектов и параметров процессов с помощью методов математического исследования. Это позволит нам получить количественные оценки и понять влияние разных переменных на исследуемые в работе системы.
Теория ЭМП. Будем изучать в работе взаимодействие ЭМП полей в исследуемой системе. Это поможет нам понять соответствующие процессы и их влияние на системы, подвергающиеся исследованию.
Теория теплопроводности. Будем использовать эту теорию для анализа переносов и распределения уровня тепла в материалах. Это важно для понимания процессов охлаждения и повышения тепла, для оптимизации тепловых систем.
Аппарат преобразований по Лапласу. Применим этот метод для анализа динамических характеристик системы. Преобразование Лапласа позволяет перейти от дифференциальных уравнений к алгебраическим, что облегчает анализ и понимание динамических процессов.
Теория оптимальности дизайна: будем применять эту теорию для разработки оптимальных конструкций и систем нагрева. Она позволяет учитывать различные ограничения и требования, чтобы достичь наилучших результатов при проектировании систем. Корректность проведённой работы проверяется сравнением итогов проведённых научных экспериментов численного типа, и, частично, коррелирует с данными, полученными другими исследователями в работах по смежной тематике.

Купить