Comment améliorer l'uniformité du four de traitement thermique en optimisant la conception du plateau de traitement thermique?

Dans le domaine du traitement thermique industriel, l'uniformité de la température dans le four est l'un des indicateurs de base qui déterminent la qualité du produit. Selon les statistiques, les pertes économiques causées par les performances non qualifiées des pièces métalliques en raison de l'écart de température de la fournaise de traitement thermique dépassent 2 milliards de dollars américains chaque année. En tant que transporteur clé pour transporter des pièces, l'optimisation de la conception du Plateau de traitement thermique est devenu une percée importante dans la résolution de ce problème.
1. Analyse des points de douleur de la conception de plateau existante
Les plateaux traditionnels sont principalement faits d'acier ou d'alliages en acier résistant à la chaleur, mais les problèmes suivants sont courants:
Faible efficacité de la conduction thermique: une conductivité thermique insuffisante du matériau entraîne une distribution de température inégale du plateau lui-même. Par exemple, la conductivité thermique de l'acier résistant à la chaleur ordinaire n'est que de 25 w / (m · k), ce qui rend difficile l'uniformité rapide de la température;
Conception structurelle rugueuse: La proportion de la plaque de fond solide est trop élevée (généralement plus de 70%), ce qui entrave sérieusement la circulation du flux d'air dans la fournaise;
Déformation thermique incontrôlable: le plateau est sujet à la déformation à des températures élevées. Les données mesurées montrent que la déformation du plateau traditionnel peut atteindre 3 à 5 mm dans les conditions de travail de 800 ℃, ce qui modifie directement la position de chauffage de la pièce.
2. Quatre stratégies pour optimiser la conception
Révolution des matériaux: application du gradient de matériaux composites
La structure composite de la céramique en carbure de silicium et des alliages à base de nickel est adoptée. La surface du plateau utilise un revêtement en céramique en carbure de silicium avec une conductivité thermique jusqu'à 120 W / (M · K), et la couche inférieure utilise un alliage à base de nickel avec une capacité thermique spécifique élevée. Des expériences ont montré que cette conception peut réduire la différence de température du plateau lui-même de ± 25 ℃ à ± 8 ℃.
Reconstruction structurelle: conception de topologie en nid d'abeille bionique
Sur la base de l'algorithme d'optimisation de la topologie, une structure en nid d'abeille est générée pour augmenter le taux d'ouverture du plateau à 45% -55%, et la résistance structurelle est vérifiée par analyse par éléments finis. Les données mesurées d'une société de pièces d'aviation ont montré que l'écart type de la distribution de vitesse du débit d'air dans le four était réduit de 32% après l'amélioration.
Reconstruction du flux d'air: Technologie d'intégration des ailerons guide
Ajoutant une nageoire de guide d'inclinaison de 15 ° sur la paroi latérale du plateau, l'angle de disposition de la baignoire est optimisé par la simulation CFD, et la zone de zone morte dans le four est comprimée avec succès de 12% à moins de 4%. Le cas de l'American Heat Treatment Association (AHT) montre que ce design rétrécit la plage de fluctuation de la profondeur de la couche carburisée à ± 0,05 mm.
Incorporation intelligente: mécanisme de compensation de déformation thermique
L'alliage de mémoire de forme (SMA) est introduit comme une structure de support pour compenser automatiquement l'expansion thermique de 0,8 à 1,2 mm dans la plage de 600-900 ℃. Après qu'un fournisseur de pièces automobiles allemand ait appliqué cette technologie, l'écart de dureté de trois lots consécutifs de pièces d'équipement a diminué de HRC 3,5 à HRC 1.2.
Iii. Vérification quantitative des avantages économiques
Des données comparatives avant et après la transformation d'une entreprise de fabrication de roulements ont montré:
La durée de vie du plateau est passée de 200 fois à 500 cycles
La consommation d'énergie unitaire a diminué de 18% (grâce au temps de moyenne de la température raccourci)
Le taux qualifié de la dureté de trempe du produit est passé de 82% à 97%
La période de retour sur investissement a été raccourcie à 8 mois, prouvant que la conception optimisée a une valeur économique importante.