Technological practicability of the numericalmodeling of induction heating process in steel pieces

Abstract

This paper presents the numerical modeling (using the Finite Difference Method-FDM, and Finite Element Method-FEM) of the electromagnetic and thermal fields in a steel piece heated up inside an induction crucible furnace, and the experimental validations. Both modelings have been validated experimentally, so they can be used in designing the equipments and in the numerical control of induction heating process. The program based on FDM can be used in the first stage of designing due to the reduced CPU time. In this stage the inductor parameters and heating time can be estimated, and a study of the influence of diverse factors upon the heating process can be achieved. The FLUX 2D program can be used in the optimization stage, because it allows a more thorough analysis of the phenomena. KeywordsInduction heating; Steel pieces; Numerical modeling; Numerical control; Optimization. La utilidad tecnológica del modelado numérico en el calentamiento por inducción de las piezas de acero ResumenEl trabajo presenta el modelado numérico (con el Método de la Diferencias Finitas-FDM y el Método de los Elementos Finitos-FEM), de los campos electromagnéticos y térmicos de una pieza de acero calentada en un horno de inducción con crisol y las validaciones experimentales. Los dos modelados siendo válidos desde el punto de vista experimental, se pueden utilizar para la proyección de unos equipos y por el control numérico del proceso de calentamiento por inducción. El programa basado en FDM se puede utilizar en la primera etapa de la proyección, gracias al tiempo corto de rodadura. En esta etapa se pueden estimar los parámetros del inductor, el tiempo de calentamiento y se puede realizar un estudio de la influencia que tienen los distintos factores sobre el proceso de calentamiento. El programa FLUX 2D se puede utilizar en la etapa de optimización, porque permite un análisis más detallado de los fenómenos. Palabras claveCalentamiento por inducción; Piezas de acero; Modelado numérico; Control numérico; Optimización.