วิธีการปรับปรุงความสม่ำเสมอของเตาบำบัดความร้อนโดยการปรับการออกแบบถาดบำบัดความร้อนให้เหมาะสม?

ในด้านการบำบัดความร้อนในอุตสาหกรรมความสม่ำเสมอของอุณหภูมิในเตาเป็นหนึ่งในตัวชี้วัดหลักที่กำหนดคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ตามสถิติการสูญเสียทางเศรษฐกิจที่เกิดจากประสิทธิภาพของชิ้นส่วนโลหะอย่างไม่มีเงื่อนไขเนื่องจากอุณหภูมิเบี่ยงเบนของเตาบำบัดความร้อนเกิน 2 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในแต่ละปี ในฐานะผู้ให้บริการหลักสำหรับการพกพางานชิ้นงานการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบของไฟล์ ถาดบำบัดความร้อน ได้กลายเป็นความก้าวหน้าที่สำคัญในการแก้ปัญหานี้
1. การวิเคราะห์จุดปวดของการออกแบบถาดที่มีอยู่
ถาดแบบดั้งเดิมส่วนใหญ่ทำจากเหล็กที่ทนความร้อนหรือโลหะผสมหล่อ แต่ปัญหาต่อไปนี้เป็นเรื่องปกติ:
ประสิทธิภาพการนำความร้อนต่ำ: การนำความร้อนไม่เพียงพอของวัสดุนำไปสู่การกระจายอุณหภูมิที่ไม่สม่ำเสมอของถาดเอง ตัวอย่างเช่นค่าการนำความร้อนของเหล็กที่ทนความร้อนสามัญมีเพียง 25 W/(M · K) ซึ่งทำให้ยากที่จะบรรลุความสม่ำเสมอของอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว
การออกแบบโครงสร้างที่หยาบ: สัดส่วนของแผ่นพื้นทึบสูงเกินไป (โดยปกติจะมากกว่า 70%) ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการไหลเวียนของการไหลเวียนของอากาศในเตาเผาอย่างจริงจัง
การเสียรูปความร้อนที่ไม่สามารถควบคุมได้: ถาดมีแนวโน้มที่จะแปรปรวนที่อุณหภูมิสูง ข้อมูลที่วัดได้แสดงให้เห็นว่าการเสียรูปของถาดแบบดั้งเดิมสามารถเข้าถึง 3-5 มม. ภายใต้สภาพการทำงาน 800 ℃ซึ่งเปลี่ยนตำแหน่งความร้อนโดยตรงของชิ้นงาน
2. สี่กลยุทธ์สำหรับการออกแบบให้เหมาะสมที่สุด
การปฏิวัติวัสดุ: การไล่ระดับสีของวัสดุคอมโพสิต
โครงสร้างคอมโพสิตของเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์และโลหะผสมนิกเกิลถูกนำมาใช้ พื้นผิวของถาดใช้การเคลือบเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์ที่มีค่าการนำความร้อนสูงถึง 120 W/(m · k) และชั้นล่างใช้โลหะผสมนิกเกิลที่มีความจุความร้อนที่เฉพาะเจาะจงสูง การทดลองแสดงให้เห็นว่าการออกแบบนี้สามารถลดความแตกต่างของอุณหภูมิของถาดเองจาก± 25 ℃ถึง± 8 ℃
การสร้างโครงสร้างใหม่: การออกแบบทอพอโลยีของฮันนี่คอมบ์ไบโอนิค
จากอัลกอริทึมการเพิ่มประสิทธิภาพของโทโพโลยีโครงสร้างรังผึ้งถูกสร้างขึ้นเพื่อเพิ่มอัตราการเปิดถาดเป็น 45%-55%และความแข็งแรงของโครงสร้างได้รับการตรวจสอบโดยการวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด ข้อมูลที่วัดได้ของ บริษัท ชิ้นส่วนการบินแสดงให้เห็นว่าค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของการกระจายความเร็วของอากาศในเตาลดลง 32% หลังจากการปรับปรุง
การฟื้นฟูการไหลของอากาศ: คู่มือเทคโนโลยีการรวมครีบ
การเพิ่มไกด์นำเที่ยว 15 °ฟินไปยังผนังด้านข้างของถาดมุมการจัดเรียงครีบจะปรับให้เหมาะสมผ่านการจำลอง CFD และพื้นที่โซนตายในเตาถูกบีบอัดจาก 12% เป็นน้อยกว่า 4% กรณีของสมาคมบำบัดความร้อนอเมริกัน (AHT) แสดงให้เห็นว่าการออกแบบนี้ทำให้ช่วงความผันผวนของความลึกของชั้นคาร์บูไรซ์เป็น± 0.05 มม.
การฝังอัจฉริยะ: กลไกการชดเชยการเสียรูปแบบความร้อน
Memory Memory Alloy (SMA) ถูกนำมาใช้เป็นโครงสร้างสนับสนุนเพื่อชดเชยการขยายตัวทางความร้อนโดยอัตโนมัติ 0.8-1.2 มม. ในช่วง 600-900 ℃ หลังจากซัพพลายเออร์ชิ้นส่วนยานยนต์ของเยอรมันใช้เทคโนโลยีนี้ความเบี่ยงเบนความแข็งของชิ้นส่วนเกียร์สามชุดติดต่อกันลดลงจาก HRC 3.5 เป็น HRC 1.2
iii. การตรวจสอบผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจเชิงปริมาณ
ข้อมูลเปรียบเทียบก่อนและหลังการเปลี่ยนแปลงของ บริษัท ผู้ผลิตแบริ่งแสดงให้เห็นว่า:
อายุการใช้งานของถาดเพิ่มขึ้นจาก 200 เท่าเป็น 500 รอบ
การใช้พลังงานของหน่วยลดลง 18% (ขอบคุณเวลาเฉลี่ยอุณหภูมิที่สั้นลง)
อัตราที่ผ่านการรับรองของความแข็งของผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้นจาก 82% เป็น 97%
ผลตอบแทนจากระยะเวลาการลงทุนสั้นลงถึง 8 เดือนพิสูจน์ให้เห็นว่าการออกแบบที่ดีที่สุดมีมูลค่าทางเศรษฐกิจที่สำคัญ