Lämpökäsittelylaitteiden selitys: miten ne toimivat, yleiset mallit, materiaalit ja valintatekijät

Lämpökäsittely Fixtures selitys | Tyypit, materiaalit ja valintaopas
Lämpökäsittelyn laatu ei riipu vain uunista ja lämpötilaohjelmasta. Työkappaleiden tukeminen uunin sisällä voi myös vaikuttaa prosessin vakauteen, lastaustehokkuuteen, mittojen hallintaan ja tuotannon tasaisuuteen.

Tässä lämpökäsittelylaitteet ovat tärkeitä.

Lämpökäsittelylaitteet ovat suunniteltuja kuormaa tukevia rakenteita, joita käytetään metalliosien kuljettamiseen, paikantamiseen, erottamiseen tai sijoittamiseen lämpökäsittelyn aikana. Sovelluksesta riippuen teline voi olla kori, tarjotin, teline, ristikko, tukikehys tai täysin räätälöity latausjärjestelmä.

Toisin kuin tavalliset materiaalinkäsittelylaitteet, uunin kalusteen on jatkettava kuorman kantamista, kun ne ovat alttiina korkeille lämpötiloille ja toistuville lämpösykleille.
Teollisuuskäyttäjien haasteena ei siis ole vain uuniin sopivan kalusteen löytäminen.

Valaisimen tulee myös vastata:

• Lämpökäsittelyprosessi
  
• Käyttölämpötila
  
• Uunin tunnelma
  
• Työkappaleen geometria
  
• Latauspaino
  
• Latausmenetelmä
  
• Vaadittu tuotantosykli
  
• Valaisimen odotettu käyttöikä
  

FH® Alloy toimittaa räätälöityjä lämpökäsittelyvalaisimia teollisuuden uunisovelluksiin asiakkaan piirustusten ja todellisten käyttövaatimusten perusteella.

Kuinka lämpökäsittelylaitteet toimivat?
Lämpökäsittelylaitteen perustehtävä on luoda vakaa kuormitusjärjestely uunin sisällä prosessoitaville osille.
Hyvin suunniteltu valaisin suorittaa kuitenkin useita toimintoja samanaikaisesti.

Se voi auttaa:

• Pidä osat vaaditussa suunnassa
  
• Säilytä työkappaleiden välinen etäisyys
  
• Tukee raskaita kuormia korotetussa lämpötilassa
  
• Anna lämmön päästä työkappaleisiin
  
• Paranna uunitilan käyttöä
  
• Yksinkertaista lastaus ja purkaminen
  
• Vähennä ei-toivottua liikettä käsittelyn aikana
  
• Paranna toistettavuutta uunisyklien välillä
  

Joidenkin tarkkuusosien osalta kiinnittimestä tulee myös osa muodonmuutosten hallintastrategiaa.
Tämä tarkoittaa, että kiinnikkeen suunnittelua tulee harkita yhdessä työkappaleen ja lämpökäsittelyprosessin kanssa eikä erillisenä lisävarusteena.

Missä lämpökäsittelylaitteita käytetään?
Lämpökäsittelylaitteita käytetään monissa teollisissa lämpöprosesseissa.

Tyypillisiä prosesseja ovat:

• Hehkutus
  
• Kovettumista
  
• Karkaisu
  
• Carburizing
  
• Liuoksen lämpökäsittely
  
• Ikääntyminen
  
• Stressiä lievittävä
  
• Tyhjiölämpökäsittely
  

Niitä löytyy laitteista, kuten:

• Panosuunit
  
• Kuoppa-uunit
  
• Tyhjiöuunit
  
• Rullauunit
  
• Hiiletysuunit
  
• Jatkuvat lämpökäsittelylinjat
  
• Ilmakehäohjatut uunit
  

Koska käyttöolosuhteet vaihtelevat merkittävästi uunityyppien välillä, kiinnitysrakenteet valitaan tai räätälöidään yleensä tiettyä sovellusta varten.

Yleiset lämpökäsittelykalusteet
Teolliseen lämpökäsittelyyn ei ole olemassa universaalia valaisinmallia.
Erilaiset työkappaleet ja uunijärjestelmät vaativat erilaisia ​​lastausjärjestelyjä.

Lämpökäsittelykorit
Lämpökäsittelykorit käytetään yleisesti, kun useita osia on käsiteltävä samassa uunisyklissä.

Sovelluksesta riippuen korimallit voivat sisältää:

• Valettu ristikkorakenteet
  
• Avorunkoiset rakenteet
  
• Verkko-osat
  
• Vahvistetut pohjat
  
• Nostopisteet
  
• Pinottavat kulmat
  

Suunnittelun tulee tasapainottaa kuormituskyky riittävällä avoimella alueella lämmön ja ilmakehän kiertoa varten.

Tyypillisiä sovelluksia ovat eräkäsittely:

• Autojen komponentit
  
• Kiinnikkeet
  
• Taotut osat
  
• Koneistetut komponentit
  
• Pienet ja keskikokoiset metalliosat
  

Uunin tarjottimet
Lämpökäsittelyalustat tarjoavat suhteellisen tasaisen tukipinnan.

Ne valitaan usein silloin, kun työkappaleet tarvitsevat kontrolloitua sijoittelua löysän erälatauksen sijaan.

Tyypillisiä lokeromalleja voivat olla:

• Avaa ruudukkokuvioita
  
• Vahvistavat kylkiluut
  
• Reikien paikantaminen
  
• Tukipostit
  
• Pinottavat ominaisuudet
  

Tarjottimet voivat toimia myös suuremman modulaarisen kiinnitysjärjestelmän pohjana.

Lämpökäsittelytelineet
Telinemäiset valaisimet on suunniteltu pitämään komponentteja useissa asennoissa tai tasoilla.

Ne ovat erityisen hyödyllisiä silloin, kun käyttäjän on parannettava uunin käyttöä samalla kun estetään työkappaleiden koskettaminen toisiinsa.

Telinekiinnikkeet voidaan räätälöidä seuraavasti:

• Osan muoto
  
• Pakollinen väli
  
• Lataustasojen lukumäärä
  
• Lämmönsiirtovaatimukset
  
• Uunin kammion mitat
  

Grid Fixtures
Ristikkorakenteita käytetään laajalti:

• Pohjalevyt
  
• Välikerrokset
  
• Korin pohjat
  
• Tukialustoja
  

Avoin ristikko voi vähentää tarpeetonta kiinnitysmassaa jättäen tilaa lämmönsiirrolle ja ilmakehän kierrolle.

Geometrian tulee silti tarjota riittävä lujuus käyttölämpötilassa.

Mukautetut lastauskiinnikkeet ja jigit
Jotkin lämpökäsittelysovellukset eivät voi käyttää tavallisia koreja tai tarjottimia.

Monimutkaiset komponentit saattavat vaatia erityisiä tukia, jotka on suunniteltu työkappaleen geometrian ympärille.

Mukautettu kiinnitys voi sisältää:

• Pisteiden paikantaminen
  
• Pystysuuntaiset tuet
  
• Riippuvat asennot
  
• Erityiset nostorakenteet
  
• Erikoisvälit
  
• Irrotettavat komponentit
  

Tämä on erityisen tärkeää, kun työkappaleen suunta vaikuttaa vääristymiin tai prosessin tasaisuuteen.

Miksi korkean lämpötilan olosuhteet muuttavat kiinnitysrakennetta
Huoneenlämmössä mekaanisesti vahvalta näyttävä valaisin voi toimia hyvin eri tavalla uunin sisällä.

Korkeissa lämpötiloissa metallimateriaalit voivat kärsiä heikentyneestä lujuudesta ja asteittaisesta muodonmuutoksesta.

Tärkeitä korkean lämpötilan vaikutuksia ovat:
Hiipiä
Jatkuvassa kuormituksessa ja korkeassa lämpötilassa valaisin voi hitaasti muotoutua jopa ilman äkillistä mekaanista vikaa.

Tämä voi johtaa:

• Sagging
  
• Tasaisuuden menetys
  
• Työkappaleen paikkoja vaihdettu
  
• Alennettu pinoamistarkkuus
  

Lämpölaajeneminen
Valaisimet laajenevat lämmitettäessä ja supistuvat jäähtyessään.

Jos rakenne ei kestä tätä liikettä, toistuvat jaksot voivat aiheuttaa paikallisia jännityksiä.

Lämpöväsymys
Toistuva lämmitys ja jäähdytys voivat lopulta vaikuttaa:

• Halkeilu
  
• Hitsausvauriot
  
• Paikallinen vika
  
• Mittojen muutos
  

Tästä syystä valaisimen suunnittelun tulisi perustua todelliseen työlämpötilaan eikä pelkästään huoneenlämpötilan mekaanisiin ominaisuuksiin.

Mitä materiaaleja käytetään yleisesti lämpökäsittelylaitteissa?
Materiaalivalinnalla on suuri vaikutus valaisimen suorituskykyyn.

Yleisiä ratkaisuja ovat lämmönkestävät ruostumattomat teräkset, valetut lämmönkestävät seokset ja nikkeliä sisältävät korkean lämpötilan seokset.

Sopiva arvosana riippuu toimintaympäristöstä.

Lämmönkestävät ruostumattomat teräkset
Lämmönkestäviä ruostumattomia teräksiä voidaan käyttää koreissa, tarjottimissa, kehyksissä ja muissa uunirakenteissa.

Yleisesti harkittuja laatuja ovat muun muassa seuraavat materiaalit:

• 310S
  
• 1.4848
  
• 1.4849
  

Ne voivat tarjota hyödyllisen tasapainon:

• Korkean lämpötilan kestävyys
  
• Valmistuskyky
  
• Saatavuus
  
• Kustannukset
  

Todellinen soveltuvuus tulee aina arvioida suhteessa asiakkaan käyttöolosuhteisiin.

Korkean lämpötilan valuseokset
Valettuja lämmönkestäviä metalliseoksia käytetään usein, kun kiinnitys vaatii:

• Monimutkainen geometria
  
• Integroitu vahvistus
  
• Verkon rakentaminen
  
• Toistuva korkean lämpötilan käyttö
  

Valu mahdollistaa myös tiettyjen kiinnitysrakenteiden valmistamisen integroituina komponentteina sen sijaan, että ne koottaisiin useista valmistetuista osista.

Tehokkaammat lämmönkestävät metalliseokset
Vaikeammissa uuniolosuhteissa voidaan arvioida seoksia, kuten 1.4852 ja muita tehokkaampia laatuja.
Nämä sovellukset sisältävät usein:

• Korkeammat jatkuvat lämpötilat
  
• Raskaat kuormat
  
• Pitkät pitoajat
  
• Suuremmat virumisvastusvaatimukset
  

Nikkelipohjaiset seokset
Nikkelipohjaisia seoksia voidaan harkita, jos tavanomaiset lämmönkestävät teräkset eivät pysty tarjoamaan riittävää suorituskykyä.

Kuitenkin korkeampi seosainepitoisuus lisää myös materiaalikustannuksia.

Siksi valinnassa tulisi ottaa huomioon koko elinkaaren vaatimus sen sijaan, että valittaisiin materiaali vain siksi, että sillä on korkeampi nimellislämpötilakyky.

Valettuja vai valmistettuja lämpökäsittelyvalaisimia?
Molempia valmistusmenetelmiä käytetään teollisissa lämpökäsittelysovelluksissa.

Parempi valinta riippuu kiinnittimen geometriasta, tuotantomäärästä, toimintaympäristöstä ja asiakkaiden vaatimuksista.

Valettu kalusteet
Valuta on hyödyllistä tuottaessa:

• Monimutkaiset ruudukot
  
• Integroidut kylkiluut
  
• Erityiset tukigeometriat
  
• Toistuvat kiinnitysrakenteet
  

Mahdollisia etuja ovat suunnittelun joustavuus ja kyky integroida rakenteellisia ominaisuuksia yhdeksi valukappaleeksi.

Valmistetut valaisimet
Valmistetuissa kalusteissa voidaan käyttää:

• Levy
  
• Baari
  
• Putki
  
• Lanka
  
• Koneistetut komponentit
  
• Hitsatut kokoonpanot
  

Valmistus on erityisen hyödyllinen:

• Mukautetut rakenteet
  
• Pienemmät projektit
  
• Valaisimet, jotka vaativat helpompaa mittojen muutosta
  
• Sovellukset, joissa käytetään standardiosioita
  

Hybridimallit
Joissakin teollisuusvalaisimissa yhdistyvät valetut ja valmistetut komponentit.

Esimerkiksi valettuja kantavia osia voidaan yhdistää:

• Tangot
  
• Kehykset
  
• Nostokomponentit
  
• Mesh
  
• Koneistetut osat
  

Tämä lähestymistapa mahdollistaa sen, että suunnittelussa voidaan käyttää erilaisia valmistusprosesseja silloin, kun jokainen on sopivin.

Mikä määrittää hyvän kalustesuunnittelun?
Ei ole olemassa yhtä suunnittelusääntöä, joka soveltuisi jokaiseen lämpökäsittelylaitteeseen.

Useita tekijöitä on arvioitava yhdessä.

Kuorman jakautuminen
Kiinnikkeen tulee jakaa työkappaleen paino tukirakenteen poikki.
Huono kuorman jakautuminen voi aiheuttaa paikallista jännitystä ja kiihdyttää muodonmuutoksia.

Tukiasema
Kunkin tukipisteen sijainti voi vaikuttaa työkappaleen muodonmuutokseen.
Tarkkuuskomponenttien kohdalla pelkkä tukien lisääminen ei aina ole ratkaisu.
Tukiasennon tulee vastata osan geometriaa ja lämpökäyttäytymistä.

Kiinnikkeen omapaino
Itse valaisin kuluttaa uunin kapasiteettia ja energiaa.
Liiallinen kiinnitysmassa voi:

• Lisää lämmitysaikaa
  
• Vähennä käytettävissä olevaa hyötykuormaa
  
• Lisää lämpöinertiaa
  

Tavoitteena ei siis ole pelkästään tehdä kalusteesta mahdollisimman raskas.

Parempi suunnittelu tasapainottaa:
rakenteellinen lujuus kiinnittimen paino lämmönsiirron käyttöikä

Lämpö ja ilmapiiri
Avoimet alueet voivat auttaa lämpöä ja prosessikaasuja pääsemään työkappaleeseen tehokkaammin.
Kiinnitysgeometrian tulisi välttää kriittisten komponenttien pintojen tarpeetonta suojaamista.

Nosto ja käsittely
Valaisimen tulee toimia myös uunin ulkopuolella.

Tuotantolinjasta riippuen insinöörien on ehkä harkittava:

• Nosturin nosto
  
• Trukin käsittely
  
• Kylmälataus
  
• Kuuma lataus
  
• Automaattiset lastausjärjestelmät
  

Nämä vaatimukset voivat vaikuttaa merkittävästi lopulliseen rakenteeseen.

Lämpökäsittelylaitteet erilaisiin uunijärjestelmiin
Kiinnitysvaatimukset vaihtelevat uunin tyypin mukaan.

Tyhjiöuunien kalusteet
Tyhjiösovellukset painottavat yleensä enemmän:

• Puhdas rakenne
  
• Mittojen vakaus
  
• Tyhjiöyhteensopivat materiaalit
  
• Tehokas säteilylämmönsiirto
  
• Alhainen saastumisriski
  

Tyhjiövalaisimen suunnittelua tulisi siksi käsitellä lämpökäsittelylaitteiden suunnittelun erikoistuneena alakategoriana.

Pit uunien kalusteet
Kaivouunit vaativat usein pystysuoraan suunnattuja lastausjärjestelmiä.

Tärkeitä huomioita voivat olla:

• Kokonaiskorkeus
  
• Nostorakenne
  
• Kuorman tasapaino
  
• Pystysuuntainen vakaus
  
• Latauslämpötila
  

Roller Hearth uunien kalusteet
Rullauunissa käytettävien kiinnittimien on oltava oikein vuorovaikutuksessa uunin kuljetusjärjestelmän kanssa.

Tärkeitä suunnitteluparametreja ovat:

• Pohjan mitat
  
• Pohjan tasaisuus
  
• Telojen etäisyys
  
• Kokonaiskuorma
  
• Vakaus liikkeen aikana
  

Hiiletysuunien kalusteet
Hiiletysuunit luovat erityisen vaativat olosuhteet joillekin kiinnitysmateriaaleille.

Valinnassa on otettava molemmat:

• Mekaaninen lujuus korkeissa lämpötiloissa
  
• Prosessin tunnelma
  

huomioon.

Mikä aiheuttaa ennenaikaisen kiinnitysvian?
Kun lämpökäsittelylaite epäonnistuu liian nopeasti, materiaalilaatu on vain yksi mahdollinen syy.

Yleisiä vikatekijöitä ovat:

• Liiallinen kuormitus
  
• Väärä tukijärjestely
  
• Riittämätön virumisvastus
  
• Lämpöväsymys
  
• Huono hitsin laatu
  
• Stressin keskittyminen
  
• Väärä käsittely
  
• Sopimaton materiaali uunin ilmaan
  
• Käyttölämpötilas above the original design condition
  

Hyödyllisen vikaanalyysin tulisi siksi tutkia koko toimintaympäristö.

Pelkästään vanhan valaisimen mittojen kopioiminen voi toistaa saman ongelman.

Kuinka kalusteen käyttöikää voidaan pidentää?
Valaisimen käyttöiän pidentämiseen ei ole yhtä ainoaa ratkaisua.

Käytännössä parempia tuloksia saadaan yleensä useista parannuksista yhdessä.

Valitse materiaalit huoltoehtojen mukaan
Vältä valitsemasta laatuja vain yleisestä lämpötilataulukosta.
Harkitse:

• Todellinen metallin lämpötila
  
• Lataa
  
• Tunnelma
  
• Odotusaika
  
• Jaksojen lukumäärä
  

Optimoi rakennegeometria
Hyvä rakennesuunnittelu voi vähentää:

• Stressin keskittyminen
  
• Tarpeeton paino
  
• Paikallinen ylikuumeneminen
  
• Sagging
  

Vältä ylikuormitusta
Valaisimella tulee olla määritelty käyttökuorma.

Toistuva käyttö aiotun kuormitustilan yläpuolella voi lyhentää käyttöikää huomattavasti.

Tarkasta kiinnikkeet säännöllisesti
Hyödyllisiä tarkastuspisteitä ovat:

• Kulmat
  
• Hitsaukset
  
• Tärkeimmät kantavat osat
  
• Nostopisteet
  
• Pinottavat sijaintialueet
  

Muodon tai halkeilun varhainen tunnistaminen voi vähentää odottamattomien vikojen riskiä tuotannon aikana.

Lämpökäsittelylaitteiden valinta uuteen projektiin
Kun kehität uutta kiinnitystä, aloita uunista ja työkappaleesta kiinnityspiirustuksen sijaan.

Valmistajan tulisi ihanteellisesti ymmärtää seuraavat tiedot:
Uunin tiedot

• Uunin tyyppi
  
• Kammion mitat
  
• Maksimi käyttölämpötila
  
• Uunin tunnelma
  
• Lämmitysmenetelmä
  

Työkappaleen tiedot

• Osan mitat
  
• Osapaino
  
• Määrä per kuorma
  
• Vaadittu suuntaus
  
• Kriittiset muodonmuutosalueet
  

Ottelun tiedot

• Suurin sallittu koko
  
• Vaadittu pinoamistapa
  
• Lataaing and unloading method
  
• Tavoitekuormituskapasiteetti
  
• Materiaali mieltymys
  
• Odotettu käyttöikä
  

Näiden tietojen avulla on helpompi määrittää, pitäisikö projektin käyttää koria, alustaa, telinettä, ruudukkoa vai erityistä mukautettua rakennetta

Mitä ostajien tulee tarjota tarjousta pyytäessä?
Tarkemman teknisen arvioinnin ja tarjouksen saamiseksi ostajien tulee antaa mahdollisimman paljon tietoa.

Suositeltavat tiedot sisältävät:

• Kiinnityspiirustus
  
• Kokonaismitat
  
• Vaadittu määrä
  
• Materiaalispesifikaatio, jos se on jo määritelty
  
• Uunin tyyppi
  
• Käyttölämpötila
  
• Uunin tunnelma
  
• Työkappaleen mitat
  
• Kokonaiskuormaing weight
  
• Lataaing and unloading method
  

Jos projektiin kuuluu olemassa olevan valaisimen vaihtaminen, lisätiedot ovat hyödyllisiä:

• Olemassa oleva materiaali
  
• Todellinen käyttöikä
  
• Epäonnistumisen kuvia
  
• Alueet, joissa on muodonmuutoksia tai halkeamia
  
• Tämänhetkinen kaluston paino
  
• Käyttösykli
  

Näiden tietojen avulla toimittaja voi arvioida, ovatko suunnittelu- tai materiaaliparannukset mahdollisia.

Custom Heat Treatment Fixture Manufacturing FH® Alloy
FH® Alloy valmistaa lämmönkestäviä uunikalusteita räätälöityihin teollisiin sovelluksiin.

Käytettävissä olevia kiinnitysratkaisuja ovat:

• Lämpökäsittelykorit
  
• Uunin tarjottimet
  
• Lämpökäsittelytelineet
  
• Valuta ristikot
  
• Pinottavat lastaustelineet
  
• Kuoppa-uunien kalusteet
  
• Tyhjiöuunien kalusteet
  
• Räätälöidyt jigit ja tukirakenteet
  

Tuotanto voi perustua:

• Asiakkaiden piirustukset
  
• Olemassa olevat näytteet
  
• Uunin mitat
  
• Työkappaleen tiedot
  
• Määritellyt metalliseoslaadut
  
• Sovelluksen vaatimukset
  

Projekteissa, joissa on lyhyt käyttöikä tai muodonmuutos, käyttöolosuhteet voidaan tarkistaa myös ennen vaihtovalaisimen valmistusta.

FAQ
Q1: Mitä lämpökäsittelylaitteet ovat?
Lämpökäsittelylaitteet ovat rakenteita, joita käytetään tukemaan, paikantamaan, erottamaan tai kuljettamaan työkappaleita teollisen lämpökäsittelyn aikana.

Q2: Millaisia lämpökäsittelylaitteita käytetään yleisesti?
Yleisiä malleja ovat korit, tarjottimet, telineet, ristikot, jigit, tukikehykset ja räätälöidyt lastausjärjestelmät.

Q3: Mitä materiaalia tulisi käyttää uunin kiinnitykseen?
Materiaalin valinta riippuu lämpötilasta, ilmakehästä, työkappaleen kuormituksesta, lämpösyklistä, kiinnittimen geometriasta ja odotetusta käyttöiästä.

Q4: Ovatko valetut kiinnikkeet parempia kuin hitsatut kiinnikkeet?
Ei välttämättä. Valolla ja valmistuksella on kummallakin etunsa. Sopiva valmistusmenetelmä riippuu rakenteesta ja käyttövaatimuksista.

Q5: Miksi uunin kalusteet muotoutuvat toistuvan käytön jälkeen?
Korkean lämpötilan viruma, lämpösyklit, liiallinen kuormitus, riittämätön rakenteellinen tuki ja sopimattomat materiaalit voivat kaikki vaikuttaa muodonmuutokseen.

Q6: Voidaanko olemassa olevia lämpökäsittelylaitteita suunnitella uudelleen?
Kyllä. Olemassa olevia piirustuksia, käytettyjä kalustevalokuvia, vikojen paikkoja, huoltoolosuhteita ja kuormitustietoja voidaan käyttää arvioitaessa mahdollisia rakenteellisia tai materiaalisia parannuksia.

Johtopäätös
Lämpökäsittelylaitteet ovat enemmän kuin yksinkertaisia uunin lataustarvikkeita.

Ne ovat suunniteltuja komponentteja, joiden on jatkettava työkappaleiden tukemista, kun ne ovat alttiina korkealle lämpötilalle, mekaaniselle kuormitukselle, uunin ilmakehille ja toistuville lämpösykleille.

Luotettava kiinnitysratkaisu vaatii oikean yhdistelmän:

• Materiaali
  
• Rakenne
  
• Valmistusprosessi
  
• Latausmenetelmä
  
• Uunin olosuhteet
  

Uusissa projekteissa täydellisten uuni- ja työkappaletietojen tarjoaminen antaa kalustevalmistajalle mahdollisuuden kehittää ratkaisun, joka sopii paremmin todelliseen käyttötarkoitukseen.

FH Alloy tarjoaa räätälöityjä lämpökäsittelyvalaisimia, jotka on valmistettu piirustusten ja teollisuusuunien käyttövaatimusten mukaan.

Teknistä arviointia tai tarjousta varten anna piirustus, mitat, käyttölämpötila, uunin ilmapiiri, työkappaleen tiedot, lastauspaino ja vaadittu määrä.