열처리 트레이의 설계를 최적화하여 열처리 용광로의 균일 성을 향상시키는 방법은 무엇입니까?

산업 열처리 분야에서, 퍼니스의 온도 균일 성은 제품 품질을 결정하는 핵심 지표 중 하나입니다. 통계에 따르면, 열처리 용광로의 온도 편차로 인한 금속 부품의 자격이없는 성능으로 인한 경제적 손실은 매년 20 억 달러를 초과합니다. 워크 피스를 운반하기위한 핵심 캐리어로서 열처리 트레이 이 문제를 해결하는 데 중요한 돌파구가되었습니다.
1. 기존 트레이 설계의 통증 지점 분석
전통적인 트레이는 주로 내열 강철 또는 캐스트 합금으로 만들어 지지만 다음과 같은 문제는 일반적입니다.
낮은 열 전도 효율 : 재료의 열전도율이 불충분하면 트레이 자체의 온도 분포가 고르지 않게됩니다. 예를 들어, 일반적인 내열 강철의 열전도율은 25 w/(m · k)이므로 빠른 온도 균일 성을 달성하기가 어렵습니다.
거친 구조 설계 : 고체 바닥 플레이트의 비율이 너무 높아서 (보통 70%이상) 용광로의 공기 흐름 순환을 심각하게 방해합니다.
통제 할 수없는 열 변형 : 트레이는 고온에서 뒤틀리는 경향이 있습니다. 측정 된 데이터는 기존 트레이의 변형이 800 ℃의 작업 조건에서 3-5mm에 도달 할 수 있으며, 이는 공작물의 가열 위치를 직접 변화 시킨다는 것을 보여준다.
2. 디자인 최적화를위한 4 가지 전략
재료 혁명 : 복합 재료의 그라디언트 적용
실리콘 카바이드 세라믹 및 니켈 기반 합금의 복합 구조가 채택된다. 트레이 표면은 최대 120 w/(m · k)의 열전도율을 갖는 실리콘 카바이드 세라믹 코팅을 사용하며, 하단 층은 비열 용량이 높은 니켈 기반 합금을 사용합니다. 실험에 따르면이 설계는 트레이 자체의 온도 차이를 ± 25 ℃에서 ± 8 ℃에서 감소시킬 수 있음을 보여 주었다.
구조적 재구성 : 이온성 벌집 토폴로지 설계
토폴로지 최적화 알고리즘에 기초하여, 트레이 개방 속도를 45%-55%로 증가시키기 위해 벌집 구조가 생성되고, 구조적 강도는 유한 요소 분석에 의해 확인된다. 항공 부품 회사의 측정 된 데이터는 용광로에서의 공기 흐름 속도 분포의 표준 편차가 개선 후 32% 감소한 것으로 나타났습니다.
공기 흐름 재건 : 가이드 핀 통합 기술
트레이의 측면 벽에 15 ° 경사 가이드 핀을 추가하면 핀 배열 각도는 CFD 시뮬레이션을 통해 최적화되며 퍼니스의 데드 존 영역은 12%에서 4% 미만으로 성공적으로 압축됩니다. AHT (American Heat Treatment Association)의 사례는이 설계가 기화 된 층 깊이의 변동 범위를 ± 0.05mm로 좁히는 것을 보여줍니다.
지능형 임베딩 : 열 변형 보상 메커니즘
모양 메모리 합금 (SMA)은 600-900 ℃ 범위에서 0.8-1.2mm의 열 확장을 자동으로 보상하기위한지지 구조로 도입된다. 독일 자동차 부품 공급 업체 가이 기술을 적용한 후, 3 회 연속 기어 부품의 경도 편차는 HRC 3.5에서 HRC 1.2로 감소했습니다.
III. 경제적 이익의 정량적 검증
베어링 제조 회사의 변형 전후의 비교 데이터가 다음과 같습니다.
트레이의 서비스 수명은 200 배에서 500 사이클로 증가했습니다.
단위 에너지 소비가 18% 감소했습니다 (온도 평균 시간 단축 덕분)
자격을 갖춘 제품 담금질 경도는 82%에서 97%로 증가했습니다.
투자 수익 기간은 8 개월로 단축되어 최적화 된 설계의 경제적 가치가 상당하다는 것을 증명합니다.