4.1.1. Giới thiệu
Ngày nay việc mô phỏng số được sử dụng để tối ưu hóa q trình thí nghiệm, sản xuất nhằm mang lại những lợi ích như tiết kiệm thời gian, chi phí, nguyên vật liệu, các rủi ro trong quá trình thực tế, giảm tác động đến mơi trường và con người. Trong đó, phần mềm Comsol Multiphysics được sử dụng rộng rãi trong các bài tốn mơ phỏng số để xây dựng các mơ hình vật lý trong các lĩnh vực khoa học cơ bản và kỹ thuật công nghệ như: truyền nhiệt, điện tử, động học chất lưu, phản ứng hóa học, sự lan truyền sóng, ….
Phạm vi luận văn sử dụng phần mềm mô phỏng số Comsol Multiphysics trong việc mô phỏng quá trình gia nhiệt bề mặt thép cho q trình tơi cảm ứng từ cục bộ. Điều này giúp cho q trình thí nghiệm đạt kết quả nhiệt độ tối ưu cũng như đảm bảo nhiệt độ nung nóng yêu cầu cho q trình tơi cao tần.
4.1.2. Thiết kế cuộn dây cảm ứng
Theo lý thuyết về hiện tượng cảm ứng điện từ thì để gia nhiệt được bề mặt phẳng trên tấm thép thì cuộn dây phải được thiết kế dạng mặt phẳng đảm bảo các đường cảm ứng từ hướng vng góc với bề mặt tấm thép. Để thực hiện được điều này thì cuộn dây sẽ được thiết kế hình trịn và đặt song song với bề mặt tấm thép. Việc thiết kế cuộn dây được thực hiện và mô phỏng sao cho nhiệt độ trên bề mặt tấm thép đạt yêu cầu cho q trình tơi với thời gian gia nhiệt nhanh nhất.
Dựa trên các thông số kỹ thuật máy phát cao tần và đặc tính vật liệu thì để đạt được nhiệt độ cần thiết cần phải sử dụng ống đồng tiết diện 8 mm và số vòng yêu cầu là 3 vòng. Khi đó cuộn dây sẽ được thiết kế hình xoắn ốc 3 vịng.
Thơng số hình học cuộn dây hình xoắn ốc như sau: - Vật liệu: Đồng
- Tiết diện đường ống: Đường kính ngồi 8 mm, chiều dày ống 0.7 mm. - Số vòng: 03 vịng
- Đường kính vịng trong: 40 mm - Đường kính vịng ngồi: 110 mm
- Yêu cầu các góc uốn khơng được gấp khúc. - Bán kính cung lượn: 15 – 20 mm
Hình 4.1: Mơ hình cuộn dây cảm ứng 4.1.3. Mơ hình mơ phỏng
Bố trí vị trí tương quan giữa phơi thép và cuộn dây như sau: - Mặt phẳng cuộn dây song song bề mặt tấm thép.
- Khoảng cách giữa cuộn dây và tấm thép: 3 mm.
Việc thiết lập mơ hình mơ phỏng Comsol được thực hiện qua các yêu cầu sau:
- Tạo khối khơng khí có kích thước 500 x 500 x 200 mm bao quanh mơ hình tấm thép và cuộn dây, đảm bảo phôi thép nằm hồn tồn bên trong khối khơng khí.
Hình 4.3: Thiết lập mơ hình cho q trình mơ phỏng nhiệt trên Comsol
- Lựa chọn và thiết lập đúng các thông số kỹ thuật vật liệu trong mơ hình mơ phỏng.