Hoe de uniformiteit van de warmtebehandelingsoven te verbeteren door het ontwerp van de warmtebehandelingsbak te optimaliseren?

Op het gebied van industriële warmtebehandeling is de temperatuuruniformiteit in de oven een van de kernindicatoren die de productkwaliteit bepalen. Volgens de statistieken zijn de economische verliezen veroorzaakt door de ongekwalificeerde prestaties van metaalonderdelen als gevolg van de temperatuurafwijking van de warmtebehandelingsoven elk jaar meer dan 2 miljard Amerikaanse dollars. Als belangrijke drager voor het dragen van werkstukken, de ontwerpoptimalisatie van de Warmtebehandelingslade is een belangrijke doorbraak geworden bij het oplossen van dit probleem.
1. Analyse van de pijnpunten van het bestaande dienbladontwerp
Traditionele laden zijn meestal gemaakt van warmtebestendig staal- of gegoten legeringen, maar de volgende problemen zijn gebruikelijk:
Efficiëntie van lage warmtegeleiding: onvoldoende thermische geleidbaarheid van het materiaal leidt tot ongelijke temperatuurverdeling van het dienblad zelf. De thermische geleidbaarheid van gewoon warmtebestendig staal is bijvoorbeeld slechts 25 w/(m · k), waardoor het moeilijk is om een ​​snelle temperatuuruniformiteit te bereiken;
Ruw structureel ontwerp: het aandeel van de vaste bodemplaat is te hoog (meestal meer dan 70%), die de luchtstroomcirculatie in de oven ernstig belemmert;
Oncontroleerbare thermische vervorming: het dienblad is vatbaar voor kromtrekken bij hoge temperaturen. De gemeten gegevens laten zien dat de vervorming van de traditionele lade 3-5 mm kan bereiken onder 800 ℃ werkomstandigheden, die direct de verwarmingspositie van het werkstuk verandert.
2. Vier strategieën voor het optimaliseren van design
Materiële revolutie: Gradiënttoepassing van samengestelde materialen
De samengestelde structuur van siliciumcarbide-keramiek en legeringen op basis van nikkel wordt aangenomen. Het oppervlak van de lade maakt gebruik van een siliciumcarbide keramische coating met een thermische geleidbaarheid van maximaal 120 w/(m · k), en de onderste laag gebruikt een op nikkel gebaseerde legering met een hoge specifieke warmtecapaciteit. Experimenten hebben aangetoond dat dit ontwerp het temperatuurverschil van het dienblad zelf kan verminderen van ± 25 ℃ tot ± 8 ℃.
Structurele reconstructie: Bionic Honeycomb Topology Design
Gebaseerd op het topologie-optimalisatie-algoritme, wordt een honingraatstructuur gegenereerd om het bakopeningspercentage te verhogen tot 45%-55%, en de structurele sterkte wordt geverifieerd door eindige elementanalyse. De gemeten gegevens van een luchtvaartonderdelenbedrijf toonden aan dat de standaardafwijking van de luchtstroomsnelheidsverdeling in de oven na de verbetering met 32% werd verminderd.
Luchtstroomreconstructie: gids vin -integratietechnologie
Door een 15 ° hellingsgeleidingsvin aan de zijwand van het dienblad toe te voegen, wordt de vin -opstellinghoek geoptimaliseerd door CFD -simulatie en het dode zone -gebied in de oven wordt met succes gecomprimeerd van 12% naar minder dan 4%. Het geval van de American Heat Treatment Association (AHT) toont aan dat dit ontwerp het schommelingenbereik van de gearbureerde laagdiepte beperkt tot ± 0,05 mm.
Intelligente inbedding: thermische vervormingscompensatiemechanisme
Shape Memory Alloy (SMA) wordt geïntroduceerd als een ondersteunende structuur om automatisch de thermische expansie van 0,8-1,2 mm in het bereik van 600-900 ℃ te compenseren. Nadat een Duitse leverancier van de auto -onderdelen deze technologie heeft toegepast, nam de hardheidafwijking van drie opeenvolgende partijen versnellingsonderdelen af ​​van HRC 3,5 tot HRC 1.2.
Iii. Kwantitatieve verificatie van economische voordelen
Vergelijkende gegevens voor en na de transformatie van een lagerproductiebedrijf bleek:
De levensduur van het dienblad nam toe van 200 keer naar 500 cycli
Het energieverbruik van eenheid daalde met 18% (dankzij de gemiddelde tijdstip van de verkorte temperatuur)
Het gekwalificeerde tarief van het blussen van product steeg van 82% naar 97%
Het rendement op de beleggingsperiode werd ingekort tot 8 maanden, waaruit bleek dat het geoptimaliseerde ontwerp een aanzienlijke economische waarde heeft.