Пермские ученые создали модель для описания процесса индукционной плавки

Математическую модель для расчета течения металла при разных параметрах магнитного поля и управления процессом литья разработали ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) по национальному проекту «Молодежь и дети». Об этом сообщили в Министерстве образования и науки Пермского края.

Индукционная плавка — это метод нагрева и плавления металлов с использованием переменного магнитного поля. При таком способе используется вторичное сырье, которое может вызвать появление пленки из загрязняющих веществ на поверхности и привести к дефектам. Особенность созданной пермскими учеными модели заключается в том, что она рассматривает одновременно и состояние пленки на поверхности, и движение металла, что позволяет получать более точные данные.

Математическая модель содержит уравнения, которые описывают, как нагревается металл, как внутри него распространяется тепло и перемешивается сам расплав при воздействии магнитного поля. Метод также позволяет проанализировать напряжения и деформации оксидной пленки и оценить, разорвется ли она. Для проверки модели ученые провели вычислительные эксперименты для никелевого сплава.

«Мы выяснили, какие режимы плавки нужно использовать, чтобы разогнать эту пленку еще на стадии плавки. Оказалось, что ее поведение зависит от частоты и напряженности магнитного поля. Оно глубже проникает в металл на низких частотах. <…> Это приводит к более интенсивному перемешиванию и к большим напряжениям в пленке, которые вызывают ее разрыв и удаление с поверхности. Это значит, что плавка в таком режиме позволит минимизировать дефекты и брак готовых изделий», — отметил профессор кафедры общей физики ПНИПУ, доктор технических наук Илларион Никулин.

Нацпроект «Молодежь и дети» направлен на создание возможностей для развития талантов и самореализации молодых людей. В центре нацпроекта — строительство и ремонт школ, повышение квалификации педагогов, создание новых методик преподавания и комфортных условий для обучения. Нацпроект также предусматривает развитие сети кампусов мирового уровня и поддержку вузов по программе «Приоритет 2030». Обновленные нацпроекты реализуются по решению Президента РФ Владимира Путина с 2025 года.