Wie verbessert man die Gleichmäßigkeit des Wärmebehandlungsprogramms durch Optimierung des Designs der Wärmebehandlung?

Im Bereich der industriellen Wärmebehandlung ist die Temperaturgleichmäßigkeit im Ofen einer der Kernindikatoren, die die Produktqualität bestimmen. Laut Statistiken sind die durch die uneingeschränkten Leistung von Metallteilen aufgrund der Temperaturabweichung des Wärmebehandlungsprogramms pro Jahr verursachten wirtschaftlichen Verluste 2 Milliarden US -Dollar pro Jahr. Als Schlüsselträger zum Tragen von Werkstücken die Designoptimierung der Wärmebehandlungsfach ist ein wichtiger Durchbruch bei der Lösung dieses Problems geworden.
1. Analyse der Schmerzpunkte des bestehenden Tray -Designs
Traditionelle Tabletts bestehen hauptsächlich aus hitzebeständigem Stahl- oder Gusslegierungen, aber die folgenden Probleme sind häufig:
Effizienz mit geringer Wärmeleitung: Unzureichende Wärmeleitfähigkeit des Materials führt zu einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung des Tabletts selbst. Beispielsweise beträgt die thermische Leitfähigkeit von gewöhnlichem hitzebeständigem Stahl nur 25 W/(M · k), was es schwierig macht, eine schnelle Temperaturgleichmäßigkeit zu erreichen.
Raues strukturelles Design: Der Anteil der festen Bodenplatte ist zu hoch (normalerweise mehr als 70%), was den Luftstromkreislauf im Ofen ernsthaft behindert.
Unkontrollierbare thermische Verformung: Das Tablett ist anfällig für Verziehen bei hohen Temperaturen. Die gemessenen Daten zeigen, dass die Verformung des herkömmlichen Tabletts 3-5 mm unter 800 ℃ Arbeitsbedingungen erreichen kann, was die Heizposition des Werkstücks direkt ändert.
2. Vier Strategien zur Optimierung des Designs
Materialrevolution: Gradientenanwendung von Verbundwerkstoffen
Die zusammengesetzte Struktur von Siliziumcarbidkeramik und Nickelbasis-Legierungen wird übernommen. Die Oberfläche des Tabletts verwendet eine Silizium-Carbid-Keramikbeschichtung mit einer thermischen Leitfähigkeit von bis zu 120 W/(M · k), und die untere Schicht verwendet eine Legierung auf Nickelbasis mit hoher spezifischer Wärmekapazität. Experimente haben gezeigt, dass dieses Design die Temperaturdifferenz des Tabletts selbst von ± 25 ℃ auf ± 8 ℃ verringern kann.
Strukturrekonstruktion: Bionic Waben -Topologiedesign
Basierend auf dem Topology-Optimierungsalgorithmus wird eine Wabenstruktur erzeugt, um die Schacheröffnungsrate auf 45%-55%zu erhöhen, und die strukturelle Festigkeit wird durch die endliche Elementanalyse überprüft. Die gemessenen Daten eines Luftfahrtteileunternehmens zeigten, dass die Standardabweichung der Luftstromgeschwindigkeitsverteilung im Ofen nach der Verbesserung um 32% reduziert wurde.
Luftstromrekonstruktion: FINE -Integrationstechnologie führen
Wenn Sie eine 15 ° -Neignungsflosse zur Seitenwand des Tabletts hinzufügen, wird der Flossenanordnungswinkel durch CFD -Simulation optimiert und der Bereich der toten Zone im Ofen erfolgreich von 12% auf weniger als 4% komprimiert. Der Fall der American Heat Treatment Association (AHT) zeigt, dass dieses Design den Fluktuationsbereich der Kohlensichttiefe auf ± 0,05 mm verengt.
Intelligente Einbettung: Mechanismus für thermische Verformungskompensation
Die Formgedächtnislegierung (SMA) wird als Stützstruktur eingeführt, um die thermische Expansion von 0,8-1,2 mm im Bereich von 600-900 ℃ automatisch auszugleichen. Nachdem ein deutscher Lieferant von Automobilteilen diese Technologie angewendet hatte, nahm die Härteabweichung von drei aufeinanderfolgenden Chargen von Zahnradteilen von HRC 3,5 auf HRC 1.2 ab.
III. Quantitative Überprüfung der wirtschaftlichen Vorteile
Vergleichende Daten vor und nach der Transformation eines Lagerfabriks zeigten:
Die Lebensdauer des Tabletts stieg von 200 Mal auf 500 Zyklen
Der Energieverbrauch der Einheit der Einheit nahm um 18% zurück (dank der durchschnittlichen Zeitverkürzungstemperaturzeit)
Die qualifizierte Rate der Produktlöschhärte stieg von 82% auf 97%
Die Rendite der Investitionszeit wurde auf 8 Monate verkürzt, was zeigt, dass das optimierte Design einen erheblichen wirtschaftlichen Wert hat.