پاسخ مستقیم انتخاب و طراحی یک دستگاه عملیات حرارتی به چهار تصمیم بستگی دارد: تطبیق فیکسچر با نوع کوره و دمای پیک، انتخاب درجه آلیاژ مقاوم در برابر حرارت که در چرخه حرارتی بدون خزش یا ترک دوام بیاورد، مسیر بار را طوری طراحی کنید که قطعه کار بدون محدودیت انبساط حرارتی پشتیبانی شود، و انتخاب روش ریختهگری (ریختهگری یا ریختهگری بر اساس سرمایهگذاری) هندسه نادیده گرفتن هر یک از این مراحل رایج ترین دلیلی است که لامپ ها دچار پیچ و تاب، ترک خوردن یا کوتاه شدن زمان کارکرد کوره می شوند.
معیارهای اصلی برای انتخاب یک دستگاه عملیات حرارتی
تجهیزات عملیات حرارتی یک وسیله نگهدارنده، تعیین موقعیت و ایمن است که به طور خاص برای کار در کوره های با دمای بالا ساخته شده است. قبل از مقایسه تامین کنندگان یا نقشه ها، ابتدا چهار متغیر باید قفل شوند.
01 نوع کوره و دمای پیک
کورههای خلاء، کورههای IPSEN از نوع پیت، کورههای ریختهگری زنجیرهای و کورههای لوله حرارتی تابشی هر کدام مسیرهای حرارتی و شیمی اتمسفر متفاوتی را تحمیل میکنند. دستگاهی که برای خدمات کربورسازی 950 درجه سانتیگراد رتبه بندی شده است، از لحیم کاری خلاء 1180 درجه سانتیگراد دوام نمی آورد.
02 وزن بار و دسته
وزن کل قطعه کار، ارتفاع انباشته شدن و هندسه قطعه تعیین می کند که آیا طراحی سبد، سینی پایه یا قفسه جوشی کارآمدتر است یا خیر. اضافه بار تنها بزرگترین علت افتادگی زودرس است.
03 درجه آلیاژ
ریخته گری های فولادی مقاوم در برابر حرارت Cr-Ni (مانند Cr25Ni20، 1.4848، 1.4849، یا 1.4852) هر کدام دارای محدودیت های مقاومت در برابر خزش و اکسیداسیون متفاوتی هستند که باید با چرخه کوره مطابقت داشته باشد.
04 مسیر ریخته گری و ساخت
ریخته گری سرمایه گذاری (موم گمشده) مناسب بدنه های پیچیده ثابت؛ ریخته گری گریز از مرکز برای قطعات گرد و متقارن مانند غلتک های کوره و لوله های حرارتی تابشی مناسب است.
تطبیق وسایل با انواع کوره
خانواده های مختلف کوره به اجزای کمکی متفاوتی در کنار خود فیکسچر نیاز دارند. جدول زیر تطابق معمولی را نشان می دهد.
| نوع کوره | فیکسچر / جزء معمولی | یادداشت ها |
| کوره خلاء / IPSEN گودال | تجهیزات عملیات حرارتی جوش داده شده، سبد ریخته گری دقیق | نیاز به تحمل ابعادی محکم و سطوح کم گاز خروجی دارد |
| تسمه مشبک پیوسته / کوره فشار دهنده | غلتک های کوره برای کوره های پیوسته، AFC Pusher Head | غلتک ها باید در هزاران چرخه در برابر سایش ریل مقاومت کنند |
| کوره ریخته گری زنجیری / تسمه پیوند | رول اجاق برای کوره تسمه پیوند ریخته گری، صفحه زنجیره ای برای کوره ریخته گری زنجیره ای | هندسه صفحه زنجیر به طور مستقیم بر دقت ردیابی تسمه تأثیر می گذارد |
| کوره گرمایش لوله تابشی | لوله حرارتی تابشی، پایه های کوره | پایه ها وزن لوله را پشتیبانی می کنند و از افتادگی تحت گرمای پایدار جلوگیری می کنند |
| کوره اتمسفر گردشی | تیغه فن ایپسن | تعادل تیغه فن بر یکنواختی دما در سراسر بار تأثیر می گذارد |
| کوره غلتکی / کوره بوژی | ریل ها و غلتک های غلتکی کوره AFC، سینی های پایه عملیات حرارتی | سینی های پایه بارهای نقطه ای را به طور مساوی در سراسر بستر غلتکی توزیع می کنند |
مقایسه درجه آلیاژ برای طراحی فیکسچر
هنگامی که کوره و مشخصات بار مشخص شد، مرحله بعدی طراحی، انتخاب درجه است. چهار درجه زیر اکثر چرخه های کربورسازی، نیتریدینگ و خلاء صنعتی را پوشش می دهند.
Cr25Ni20
استفاده مداوم تا حدود 1100 درجه سانتی گراد
محتوای متوازن کروم نیکل مقاومت قوی در برابر اتمسفرهای کربوردار می دهد که معمولاً برای سینی ها و قفسه های پایه همه منظوره استفاده می شود.
1.4848
استفاده مداوم تا حدود 1100 درجه سانتی گراد
استحکام خزش بالاتر در بار بالا، برای شارژ سبدها و کاربردهای کوره اجاق گاز بوژی با دوچرخه سواری مکرر مطلوب است.
1.4849
استفاده مداوم تا حدود 1150 درجه سانتی گراد
مقاومت در برابر اکسیداسیون بهبود یافته، مناسب برای قفسه های شارژی که باز شدن مکرر درب کوره و شوک حرارتی را مشاهده می کنند.
1.4852
حداکثر دما تا حدود 1180 درجه سانتیگراد
درجه بالاتر برای کوره های IPSEN نوع چاه و وسایل ریخته گری دقیق که در نزدیکی حد بالایی مقاومت حرارتی فولاد کار می کنند.
محدوده فیکسچر عملیات حرارتی FH®
مجموعه ای نماینده از طرح های ریخته گری و اتصالات جوش داده شده، شامل قفسه های کار مداوم تا سبدهای دقیق برای سرویس خلاء.
خط تولید فیکسچر
پیکربندیهای ریختهگری و جوشکاری شده برای کارکرد خلاء، نوع گودال و کوره پیوسته، ساخته شده از درجههای آلیاژ مقاوم در برابر حرارت با درجهبندی ۱۱۸۰ درجه سانتیگراد.
اصول طراحی که عمر وسایل را افزایش می دهد
در صورتی که طراحی سازه رفتار عملی فیکسچر تحت گرمایش و سرمایش مکرر را نادیده بگیرد، انتخاب مواد به تنهایی مانع از خرابی اولیه نخواهد شد.
1
مسیر بار را به طور مساوی توزیع کنید
بارهای نقطه ای متمرکز روی یک سبد ریخته گری دقیق یا سینی پایه، خزش محلی را تسریع می کند. خطوط متقاطع و نقاط تکیه گاه متعدد، بار را به جای یک تیر واحد در سراسر بخش پخش می کنند.
2
برای انبساط حرارتی فاصله بگذارید
فولاد آلیاژی تقریباً 1.5 تا 2 درصد در بعد خطی بین دمای اتاق و 1100 درجه سانتیگراد منبسط می شود. اتصالات ثابت بدون شکاف انبساط یکی از دلایل رایج ترک در جوش است.
3
در صورت امکان جرم حرارتی را کاهش دهید
سینیهای سبکتر به سبک شبکهای حرارتی، سریعتر از صفحات جامد گرم و سرد میشوند، که زمان چرخه را کوتاه میکند و تنش حرارتی را که هر چرخه برای ریختهگری اعمال میشود، کاهش میدهد.
4
از نقاط تماس با سایش بالا محافظت کنید
لبههای تماس ریل، شیارهای غلتکی و وجههای فشار دهنده از آسترهای مقاوم در برابر سایش یا درجهای سخت شده بهره میبرند و نیاز به تعویض کل فیکسچر را زمانی که فقط سطح تماس فرسوده میشود کاهش میدهد.
روش ریخته گری: سرمایه گذاری در مقابل ریخته گری گریز از مرکز
مسیر تولید هم بر هزینه و هم بر نحوه عملکرد دستگاه پس از نصب تأثیر می گذارد.
| عامل | ریخته گری سرمایه گذاری (Lost-Wax). | ریخته گری گریز از مرکز |
| هندسه مناسب | بدنههای پیچیده، سبدها، سینیهایی با دندهها و بریدگیها | قطعات گرد و متقارن مانند غلتک های کوره و لوله های حرارتی تابشی |
| پرداخت سطح | صاف، شکل نزدیک به تور، حداقل ماشین کاری | پوست بیرونی متراکم ناشی از انجماد ریختگی چرخشی |
| ساختار دانه | دانه های ریز و یکنواخت خطر اعوجاج را کاهش می دهد | انجماد جهتی استحکام شعاعی را بهبود می بخشد |
| استفاده از وسایل معمولی | سبدهای شارژ، سینی های پایه، قفسه های جوش داده شده | غلتک های کوره، لوله های تابشی، رول های کوره |
جایی که فیکسچرها معمولاً خراب می شوند
درک حالت های رایج خرابی به اولویت بندی تصمیمات طراحی در طول تدارکات کمک می کند.
تغییر شکل ناشی از اضافه بار ترک خوردگی جوش در اثر تنش حرارتی توزیع بر اساس الگوهای معمولی بازگشت میدانی گزارش شده در عملیات کربورسازی مداوم و کوره خلاء. ارقام نسبت نسبی را به جای نرخ های مطلق نشان می دهند.
سوالات متداول
هر چند وقت یکبار باید یک دستگاه عملیات حرارتی بازرسی شود؟
تجهیزات در سرویس کوره پیوسته معمولاً هر 200 تا 500 سیکل از نظر افتادگی، ترک خوردگی و سایش ریل بررسی میشوند، با بررسیهای مکرر برای تجهیزات بالای 1100 درجه سانتیگراد.
آیا طراحی یک فیکسچر در چندین برند کوره کار می کند؟
بله، زمانی که ابعاد پایه، درجه بارگذاری و درجه آلیاژ با سختترین کوره در گروه مطابقت داشته باشد، یک طرح ثابت میتواند به برندهای IPSEN، AICHELIN، SECO/WARWICK و مشابه ارائه شود.
آیا ساخت جوشکاری یا ریخته گری برای یک فیکسچر جدید بهتر است؟
معمولاً ریخته گری برای وسایل پیچیده و چرخه بالا ترجیح داده می شود زیرا از درزهای جوشی که تنش حرارتی را متمرکز می کنند جلوگیری می کند. وسایل جوش داده شده برای نیازهای نمونه سازی کم حجم یا سریع مفید باقی می مانند.