Hvordan forbedres varmebehandlingsovens ensartethed ved at optimere designet af varmebehandlingsbakken?

Inden for industriel varmebehandling er temperaturuniformiteten i ovnen en af ​​de centrale indikatorer, der bestemmer produktkvaliteten. I henhold til statistikker overstiger de økonomiske tab forårsaget af den ukvalificerede ydelse af metaldele på grund af temperaturafvigelsen for varmebehandlingsovnen 2 milliarder dollars hvert år. Som en nøglefartsselskab til at bære arbejdsemner, designoptimering af Varmebehandlingsbakke er blevet et vigtigt gennembrud i løsningen af ​​dette problem.
1. Analyse af smertepunkterne i eksisterende bakkedesign
Traditionelle bakker er for det meste lavet af varmebestandigt stål eller støbte legeringer, men følgende problemer er almindelige:
Effektivitet med lav varmeeledning: Utilstrækkelig termisk ledningsevne af materialet fører til ujævn temperaturfordeling af selve bakken. F.eks. Er den termiske ledningsevne af almindeligt varmebestandigt stål kun 25 W/(M · K), hvilket gør det vanskeligt at opnå hurtig temperaturuniformitet;
Groft strukturelt design: Andelen af ​​den faste bundplade er for høj (normalt mere end 70%), hvilket alvorligt hindrer luftstrømscirkulationen i ovnen;
Ukontrollerbar termisk deformation: Bakken er tilbøjelig til at fordrive ved høje temperaturer. De målte data viser, at deformationen af ​​den traditionelle bakke kan nå 3-5 mm under 800 ℃ arbejdsforhold, som direkte ændrer opvarmningspositionen for emnet.
2. Fire strategier til optimering af design
Materiel revolution: Gradientanvendelse af sammensatte materialer
Den sammensatte struktur af siliciumcarbidkeramik og nikkelbaserede legeringer vedtages. Overfladen af ​​bakken bruger en keramisk belægning af siliciumcarbid med en termisk ledningsevne på op til 120 W/(M · K), og det nederste lag bruger en nikkelbaseret legering med høj specifik varmekapacitet. Eksperimenter har vist, at dette design kan reducere temperaturforskellen i selve bakken fra ± 25 ℃ til ± 8 ℃.
Strukturel genopbygning: Bionic Honeycomb Topology Design
Baseret på topologioptimeringsalgoritmen genereres en bikagestruktur for at øge åbningshastigheden for at øge bakkehastigheden til 45%-55%, og den strukturelle styrke verificeres ved endelig elementanalyse. De målte data fra et luftfartsdele -selskab viste, at standardafvigelsen for luftstrømningshastighedsfordelingen i ovnen blev reduceret med 32% efter forbedringen.
Genopbygning af luftstrøm: Vejledning af finintegrationsteknologi
Tilføjelse af en 15 ° hældningsguide -finn til sidevæggen på bakken, finarkeringsvinklen er optimeret gennem CFD -simulering, og området med døde zone i ovnen komprimeres med succes fra 12% til mindre end 4%. Sagen om American Heat Treatment Association (AHT) viser, at dette design indsnævrer svingningsområdet for den karburerede lagdybde til ± 0,05 mm.
Intelligent indlejring: Termisk deformationskompensationsmekanisme
Formhukommelseslegering (SMA) introduceres som en understøttende struktur til automatisk at kompensere for den termiske ekspansion på 0,8-1,2 mm i området 600-900 ℃. Efter at en tysk leverandør af bildele anvendte denne teknologi, faldt hårdhedsafvigelsen af ​​tre på hinanden følgende partier af geardele fra HRC 3.5 til HRC 1.2.
III. Kvantitativ verifikation af økonomiske fordele
Sammenligningsdata før og efter omdannelsen af ​​et lejeproducentfirma viste:
Bakkenes levetid steg fra 200 gange til 500 cyklusser
Enhedens energiforbrug faldt med 18% (takket være den forkortede temperatur gennemsnitstid)
Den kvalificerede produkt, der slukkede hårdhed, sprang fra 82% til 97%
Afkastet på investeringsperioden blev forkortet til 8 måneder, hvilket beviser, at det optimerede design har en betydelig økonomisk værdi.