Odpowiedź bezpośrednia Wybór i zaprojektowanie uchwytu do obróbki cieplnej sprowadza się do czterech decyzji podjętych w kolejności: dopasuj uchwyt do typu pieca i temperatury szczytowej, wybierz gatunek stopu żaroodpornego, który wytrzymuje cykl termiczny bez pełzania i pękania, zaprojektuj ścieżkę obciążenia tak, aby przedmiot był podparty bez ograniczania rozszerzalności cieplnej i wybierz metodę odlewania (odlewanie metodą osłaniającą lub odlewanie odśrodkowe) dostosowaną do geometrii uchwytu. Pominięcie któregokolwiek z tych kroków jest najczęstszą przyczyną wypaczania się, pękania lub skracania czasu pracy pieca.
Podstawowe kryteria wyboru urządzenia do obróbki cieplnej
Osprzęt do obróbki cieplnej to urządzenie podtrzymujące, pozycjonujące i zabezpieczające, zbudowane specjalnie do pracy w piecu wysokotemperaturowym. Przed porównaniem dostawców lub rysunków należy najpierw zablokować cztery zmienne.
01 Typ pieca i temperatura szczytowa
Piece próżniowe, piece wgłębne IPSEN, piece do odlewania łańcuchowego i piece z rurami grzewczymi promiennikowymi wymagają różnych ścieżek ciepła i składu chemicznego atmosfery. Oprawa przystosowana do nawęglania w temperaturze 950°C nie wytrzyma lutowania próżniowego w temperaturze 1180°C.
02 Masa ładunku i partii
Całkowita masa przedmiotu obrabianego, wysokość układania w stosy i geometria części decydują o tym, czy konstrukcja kosza, tacy bazowej czy stojaka spawanego będzie bardziej wydajna. Przeciążenie jest najczęstszą przyczyną przedwczesnego zwiotczenia.
03 Stopień stopu
Odlewy ze stali żaroodpornej Cr-Ni (takie jak Cr25Ni20, 1.4848, 1.4849 lub 1.4852) mają różną odporność na pełzanie i granice utleniania, które muszą odpowiadać cyklowi pieca.
04 Trasa odlewania i produkcji
Odlewy metodą traconego wosku pasują do skomplikowanych korpusów osprzętu; odlewanie odśrodkowe nadaje się do okrągłych, symetrycznych części, takich jak rolki pieca i promienniki ciepła.
Dopasowanie opraw do typów pieców
Różne rodziny pieców wymagają różnych elementów pomocniczych oprócz samego osprzętu. Poniższa tabela przedstawia typowe dopasowanie.
| Typ pieca | Typowe urządzenie/komponent | Notatki |
| Piec próżniowy / wgłębny typu IPSEN | Spawane uchwyty do obróbki cieplnej, precyzyjny kosz odlewniczy | Wymaga ścisłej tolerancji wymiarowej i powierzchni o niskim odgazowaniu |
| Ciągły piec taśmowy / przepychowy z siatki | Rolki pieca do pieca ciągłego, głowica popychacza AFC | Rolki muszą być odporne na zużycie szyn przez tysiące cykli |
| Piec do odlewania łańcuchowego/taśmowego | Rolka paleniskowa do pieca taśmowego z ogniwami odlewniczymi, płyta łańcuchowa do pieca do odlewania łańcuchowego | Geometria płytki łańcucha bezpośrednio wpływa na dokładność prowadzenia paska |
| Piec do ogrzewania rurowego promiennikowego | Promiennikowa rura grzewcza, filary pieca | Kolumny podtrzymują ciężar rury i zapobiegają uginaniu się pod wpływem długotrwałego ciepła |
| Piec z atmosferą cyrkulacyjną | Łopatka wentylatora Ipsen | Równowaga łopatek wentylatora wpływa na równomierność temperatury w całym obciążeniu |
| Palenisko rolkowe / piec wózkowy | Szyny i rolki pieca AFC, tace podstawowe do obróbki cieplnej | Tace podstawowe rozkładają obciążenia punktowe równomiernie na łożu rolkowym |
Porównanie gatunków stopów do projektowania osprzętu
Gdy już znany jest piec i profil obciążenia, następnym krokiem projektowym jest wybór gatunku. Cztery poniższe gatunki obejmują większość przemysłowych cykli nawęglania, azotowania i próżni.
Cr25Ni20
Ciągłe użytkowanie do ok. 1100°C
Zbilansowana zawartość chromu i niklu zapewnia dużą odporność na atmosferę nawęglającą, powszechnie stosowaną w tacach i stojakach ogólnego przeznaczenia.
1.4848
Ciągłe użytkowanie do ok. 1100°C
Wyższa wytrzymałość na pełzanie przy podwyższonym obciążeniu, preferowana w zastosowaniach z koszami załadowczymi i piecami z trzonem na wózku z wielokrotnymi cyklami.
1.4849
Ciągłe użytkowanie do ok. 1150°C
Poprawiona odporność na utlenianie, dostosowana do stojaków załadowczych narażonych na częste otwieranie drzwi pieca i szok termiczny.
1.4852
Maksymalna temperatura do ok. 1180°C
Najwyższej klasy gatunek do pieców studniowych IPSEN i armatury precyzyjnie odlewanej, pracujących w pobliżu górnej granicy wytrzymałości cieplnej stali.
Gama uchwytów do obróbki cieplnej FH®
Reprezentatywny wybór konstrukcji odlewanych i spawanych, obejmujący regały do pracy ciągłej po precyzyjne kosze do usług próżniowych.
Linia produktów opraw
Odlewane i spawane konfiguracje przeznaczone do pracy w piecu próżniowym, wgłębnym i ciągłym, zbudowane z żaroodpornych stopów o temperaturze do 1180°C.
Zasady projektowania wydłużające żywotność oprawy
Sam dobór materiału nie zapobiegnie wczesnym awariom, jeśli w projekcie konstrukcyjnym uwzględni się rzeczywiste zachowanie oprawy w warunkach powtarzającego się ogrzewania i chłodzenia.
1
Rozłóż równomiernie ścieżkę obciążenia
Skoncentrowane obciążenia punktowe na precyzyjnym koszu odlewniczym lub tacy podstawowej przyspieszają lokalne pełzanie. Żebra poprzeczne i liczne punkty podparcia rozkładają obciążenie na całą sekcję zamiast na pojedynczą belkę.
2
Pozostawić odstęp na rozszerzalność cieplną
Stal stopowa rozszerza się w przybliżeniu o 1,5 do 2 procent w wymiarze liniowym pomiędzy temperaturą pokojową a 1100°C. Połączenia stałe bez szczelin dylatacyjnych są częstą przyczyną pękania na spoinach.
3
Jeśli to możliwe, zmniejsz masę termiczną
Lżejsze, kratowe tace bazowe do obróbki cieplnej nagrzewają się i schładzają szybciej niż płyty pełne, skracając czas cyklu i obniżając naprężenia termiczne występujące w każdym cyklu odlewu.
4
Chroń punkty kontaktowe o dużym zużyciu
Krawędzie stykowe szyn, rowki rolek i powierzchnie popychaczy korzystają z odpornych na zużycie wkładek lub hartowanych wkładek, co zmniejsza potrzebę wymiany całego mocowania, gdy zużywa się tylko powierzchnia styku.
Metoda odlewania: odlewanie inwestycyjne a odlewanie odśrodkowe
Proces produkcji wpływa zarówno na koszt, jak i na to, jak dobrze będzie działać oprawa po zainstalowaniu.
| Czynnik | Odlewanie metodą traconego wosku | Odlewanie odśrodkowe |
| Najlepiej dopasowana geometria | Skomplikowane korpusy opraw, kosze, tace z przetłoczeniami i wycięciami | Okrągłe, symetryczne części, takie jak rolki pieca i promienniki ciepła |
| Wykończenie powierzchni | Gładki kształt zbliżony do netto, minimalna obróbka | Gęsta powłoka zewnętrzna powstająca w wyniku zestalania metodą odlewania wirowego |
| Struktura ziarna | Drobne, jednolite ziarna zmniejszają ryzyko zniekształceń | Kierunkowe krzepnięcie poprawia wytrzymałość promieniową |
| Typowe użycie urządzenia | Kosze załadowcze, tace podstawowe, stojaki spawane | Walce piecowe, rury promiennikowe, walce paleniskowe |
Gdzie urządzenia zwykle zawodzą
Zrozumienie typowych trybów awarii pomaga ustalić priorytety decyzji projektowych, które mają największe znaczenie podczas zakupów.
Odkształcenie spowodowane przeciążeniem Pękanie spoin pod wpływem naprężeń termicznych Zużycie powierzchni w punktach styku Utlenianie i zmęczenie materiału Dystrybucja oparta na typowych wzorcach zwrotu z pola zgłaszanych w operacjach ciągłego nawęglania i pieca próżniowego; liczby ilustrują raczej względną proporcję niż stawki bezwzględne.
Często zadawane pytania
Jak często należy sprawdzać urządzenie do obróbki cieplnej?
Osprzęt pracujący w piecu ciągłym jest zazwyczaj sprawdzany co 200 do 500 cykli pod kątem uginania się, pękania i zużycia szyn, przy czym częstsze kontrole są przeprowadzane w przypadku osprzętu pracującego w temperaturze powyżej 1100°C.
Czy jeden projekt osprzętu może pasować do pieców wielu marek?
Tak, gdy podstawowe wymiary, nośność i gatunek stopu są dopasowane do najbardziej wymagającego pieca w grupie, pojedynczy projekt oprawy może służyć IPSEN, AICHELIN, SECO/WARWICK i podobnym markom.
Czy w przypadku nowego osprzętu lepsza jest konstrukcja spawana czy odlew?
Odlewanie jest generalnie preferowane w przypadku złożonych osprzętu o dużej liczbie cykli, ponieważ pozwala uniknąć szwów spawalniczych, które skupiają naprężenia termiczne; uchwyty spawane pozostają przydatne w przypadku małych ilości lub szybkiego prototypowania.