Modeli i algoritmi računalnog projektiranja indukcijskog kaljenja

U radu je opisan postupak površinskog otvrdnjavanja indukcijskim kaljenjem. Za precizno definiranje radnih parametara preporučena je primjena njegove računalne simulacije postupka indukcijskog kaljenja i po potrebi računalna optimizacija induktora . U radu su analizirani glavni fizikalni procesi koji određuju površinsku tvrdoću, dubinu kaljenja, oblik zakaljene zone i njenu otpornost na trošenje. Opisane su analitičke i numeričke metode za rješavanje matematičkih modela simulacije indukcijskog kaljenja. Postavljena je energijska bilanca procesa i razrađeni su matematički modeli elektromagnetskih, termodinamičkih i mikrostrukturnih procesa u obratku tijekom indukcijskog kaljenja. Navedeni matematički modeli povezani su simulacijskim algoritmom i riješeni vlastito razvijenim računalnim programom pomoću hibridne metode konačnih i rubnih elemenata (za matematički model elektromagnetskih procesa) i metode konačnih elemenata (za matematički model nestacionarnih termodinamičkih procesa). Uz simulacijski program razvijena je i baza podataka sa svojstvima indukcijski kaljenih materijala: toplinskim, električnim i magnetskim, ovisnim o temperaturi. Predloženi program provjeren je na primjerima indukcijskog kaljenja valjaka dimenzija ∅20x95 mm od čelika 42CrMo4. Izmjerene vrijednosti površinske tvrdoće i dubine kaljenja valjaka uspoređene su sa zadanim iznosima prema kojima je provedena računalna simulacija, te je ustanovljena dobra podudarnost simulacijskih i postignutih rezultata. Zaključuje se da su nužne daljnje provjere i usavršavanje simulacijskog programa i ispitivanje mogućnosti optimizacije induktora za kaljenje obradaka oblika složenijih od dugačkih ravnih i rotaciono simetričnih obradaka