基于电磁感应加热的磨削热场分布主动调控研究

丁子珊1，周瀚1，潘西侠2，姚委宏1，黄传贵1，黄心怡1（1.上海理工大学 机械工程学院）（2.中航长沙起落架有限责任公司）

摘要：【目的】针对17-4PH合金钢磨削加工中机械应力与热应力耦合导致残余应力难以精准调控的难题，提出一种电磁感应加热辅助磨削方法，旨在为有效控制残余应力分布提供参考。【方法】首先，基于热传导与热对流的耦合作用，建立植入式热源解析方法，以揭示感应加热过程中的热场生成机制；其次，通过空间磁场与工件热流的积分计算，构建电磁热源动态作用的数值模拟模型，以解决电-热耦合计算问题；然后，考虑集肤效应及材料温度依赖特性，建立感应加热温度场快速预测的解析模型；最后，开展感应加热辅助磨削试验，验证该工艺对残余应力的调控效果。【结果】试验表明，优化后的感应加热工艺使磨削表层残余应力梯度降低40%，解析模型预测温度与试验值的误差小于16%。该方法实现了磨削热场的主动调控，为降低工件表层热损伤及优化残余应力分布提供了可行技术途径。

关键词：感应加热；电磁-热耦合；数学模型；残余应力；17-4PH不锈钢