Hvordan forbedre ensartetheten i varmebehandlingsovnen ved å optimalisere utformingen av varmebehandlingsbrettet?

Innen industriell varmebehandling er temperaturenheten i ovnen en av kjerneindikatorene som bestemmer produktkvaliteten. I følge statistikk overstiger de økonomiske tapene forårsaket av den ukvalifiserte ytelsen til metalldeler på grunn av temperaturavviket fra varmebehandlingsovnen 2 milliarder amerikanske dollar hvert år. Som en nøkkelbærer for å bære arbeidsstykker, er designoptimaliseringen av Varmebehandlingsbrett har blitt et viktig gjennombrudd i å løse dette problemet.
1. Analyse av smertepunktene for eksisterende brettdesign
Tradisjonelle skuffer er for det meste laget av varmebestandig stål eller støpte legeringer, men følgende problemer er vanlige:
Lavvardedningseffektivitet: Utilstrekkelig termisk ledningsevne for materialet fører til ujevn temperaturfordeling av selve brettet. For eksempel er den termiske ledningsevnen til vanlig varmebestandig stål bare 25 w/(m · k), noe som gjør det vanskelig å oppnå hurtig temperatureniformitet;
Grov strukturell design: Andelen av den faste bunnplaten er for høy (vanligvis mer enn 70%), noe som alvorlig hindrer luftstrømsirkulasjonen i ovnen;
Ukontrollerbar termisk deformasjon: brettet er utsatt for å skjeve ved høye temperaturer. De målte dataene viser at deformasjonen av det tradisjonelle brettet kan nå 3-5mm under 800 ℃ arbeidsforhold, som direkte endrer varmeposisjonen til arbeidsstykket.
2. Fire strategier for å optimalisere design
Materiell revolusjon: gradientpåføring av sammensatte materialer
Den sammensatte strukturen av keramikk av silisiumkarbid og nikkelbaserte legeringer blir adoptert. Overflaten på brettet bruker et kermid keramisk belegg med silisiumkarbid med en termisk ledningsevne på opptil 120 W/(m · K), og bunnlaget bruker en nikkelbasert legering med høy spesifikk varmekapasitet. Eksperimenter har vist at denne utformingen kan redusere temperaturforskjellen på selve brettet fra ± 25 ℃ til ± 8 ℃.
Strukturell rekonstruksjon: Bionic Honeycomb Topology Design
Basert på optimaliseringsalgoritmen for topologi genereres en bikakestruktur for å øke brettåpningshastigheten til 45%-55%, og strukturstyrken blir bekreftet ved endelig elementanalyse. De målte dataene fra et luftfartsdeler selskap viste at standardavviket for luftstrømshastighetsfordelingen i ovnen ble redusert med 32% etter forbedringen.
Airflow Reconstruction: Guide Fin Integration Technology
Ved å legge til en 15 ° hellingsveiledning til sideveggen i brettet, er finnarrangementsvinkelen optimalisert gjennom CFD -simulering, og det døde soneområdet i ovnen komprimeres vellykket fra 12% til mindre enn 4%. Tilfellet av American Heat Treatment Association (AHT) viser at denne designen begrenser svingningsområdet for den karburiserte lagdybden til ± 0,05 mm.
Intelligent innebygging: termisk deformasjonskompensasjonsmekanisme
Formminnelegering (SMA) introduseres som en støttende struktur for automatisk å kompensere for den termiske ekspansjonen på 0,8-1,2 mm i området 600-900 ℃. Etter at en tysk leverandør av bildeler brukte denne teknologien, reduserte hardhetsavviket fra tre påfølgende partier girdeler fra HRC 3,5 til HRC 1.2.
Iii. Kvantitativ verifisering av økonomiske fordeler
Sammenlignende data før og etter transformasjonen av et bærende produksjonsselskap viste:
Brettets levetid økte fra 200 ganger til 500 sykluser
Enhets energiforbruket falt med 18% (takket være gjennomsnittlig temperatur i gjennomsnitt)
Den kvalifiserte hastigheten for å slukke hardheten hoppet fra 82% til 97%
Avkastningen på investeringsperioden ble forkortet til 8 måneder, noe som beviste at den optimaliserte utformingen har betydelig økonomisk verdi.