Jak zlepšit uniformitu pece tepelného zpracování optimalizací návrhu podnosu pro tepelné zpracování?

V oblasti průmyslového tepelného zpracování je teplotní uniformita v peci jedním z hlavních ukazatelů, které určují kvalitu produktu. Podle statistik ekonomické ztráty způsobené nekvalifikovaným výkonem kovových částí v důsledku teplotní odchylky pece tepelného zpracování ročně přesahují 2 miliardy amerických dolarů. Jako klíčový nosič pro přepravu obrobků optimalizace návrhu Podnos tepelného zpracování se stal důležitým průlomem při řešení tohoto problému.
1. Analýza bodů bolesti stávajícího návrhu zásobníku
Tradiční podnosy jsou většinou vyrobeny z tepelně rezistentních ocelových nebo litých slitin, ale následující problémy jsou běžné:
N Například tepelná vodivost běžné tepelně rezistentní oceli je pouze 25 W/(m · K), což ztěžuje dosažení rovnoměrnosti rychlé teploty;
Hrubý strukturální design: podíl pevné spodní desky je příliš vysoký (obvykle více než 70%), což vážně brání cirkulaci proudění vzduchu v peci;
Nekontrolovatelná tepelná deformace: Zásobník je náchylný k deformaci při vysokých teplotách. Naměřená data ukazují, že deformace tradičního zásobníku může dosáhnout 3-5 mm pod 800 ℃ pracovních podmínek, což přímo mění polohu vytápění obrobku.
2.. Čtyři strategie pro optimalizaci návrhu
Materiární revoluce: Gradient aplikace kompozitních materiálů
Přijímá se kompozitní struktura keramiky křemíkového karbidu a slitin na bázi niklu. Povrch podnosu používá keramický povlak křemíku karbidu s tepelnou vodivostí až 120 W/(m · K) a spodní vrstva používá slitinu na bázi niklu s vysokou specifickou tepelnou kapacitou. Pokusy ukázaly, že tento návrh může snížit teplotní rozdíl samotného podnosu z ± 25 ℃ na ± 8 ℃.
Strukturální rekonstrukce: BIONICKÝ DESIGNOLIVA Topologie voštiny
Na základě algoritmu optimalizace topologie je generována struktura voštiny, aby se zvýšila rychlost otevření zásobníku na 45%-55%a strukturální síla je ověřena analýzou konečných prvků. Naměřená data společnosti leteckých dílů ukázala, že standardní odchylka rozložení rychlosti proudění vzduchu v peci byla po zlepšení snížena o 32%.
Rekonstrukce proudění vzduchu: Technologie integrace FIN FIN
Přidáním ploutve o sklonu 15 ° k boční stěně podnosu je úhel uspořádání ploutve optimalizován simulací CFD a oblast mrtvé zóny v peci je úspěšně stlačena z 12% na méně než 4%. Případ Americké asociace tepelného zpracování (AHT) ukazuje, že tento návrh zužuje rozsah fluktuace karburizované hloubky vrstvy na ± 0,05 mm.
Inteligentní vložení: Mechanismus kompenzace tepelné deformace
Slitina tvarované paměti (SMA) je zavedena jako podpůrná struktura, která automaticky kompenzuje tepelnou rozlap 0,8-1,2 mm v rozmezí 600-900 ℃. Poté, co německý dodavatel automobilových dílů aplikoval tuto technologii, odchylka tvrdosti tří po sobě jdoucích šarží ozubených částí se snížila z HRC 3,5 na HRC 1.2.
Iii. Kvantitativní ověření ekonomických výhod
Srovnávací údaje před a po transformaci společnosti pro výrobu ložisek ukázaly:
Životnost podnosu se zvýšila z 200krát na 500 cyklů
Spotřeba energie jednotky se snížila o 18% (díky zkrácené době průměrování teploty)
Kvalifikovaná míra tvrdosti zhášení produktu vyskočila z 82% na 97%
Návratnost investičního období byla zkrácena na 8 měsíců, což dokazuje, že optimalizovaný design má významnou ekonomickou hodnotu.