Aangepaste 1.4852 Hittebehandelingskorven Ontworpen voor Franse Klanten

Klant Case Study. Warmtebehandeling Basket Engineering & Structural Redesign
Klant:Frankrijk
Product:Persoonlijke koffer voor warmtebehandeling
Materiaal: 1.4852 Hittebestendig legering
Werktemperatuur:950°C
Procesvoorwaarde:Ongeveer 1,2% C, olieverdoofing
Gewicht van de mand:Ongeveer 31,5 kg, met inbegrip van het binnenste oog
Belading per mand:Ongeveer 70 kg.
Laad van de oven:9 manden per partij
Dienst:Structurele analyse + herontwerp van armaturen + technische tekening
LeverancierWuxi Junteng Fanghu Alloy Technology Co., Ltd. (FH® Alloy)

Overzicht van het project
FH® Alloy heeft van France Customers een aanvraag ontvangen voor het opnieuw ontwerpen van warmtebehandelingskisten die worden gebruikt bij een olieverdoofproces bij hoge temperaturen.

De opdrachtgever gebruikte al traditionele, vervaardigde manden, maar na herhaaldelijk onderhoud waren er verschillende structurele problemen ontstaan, met name vervorming van de zijwanden en lasbeschadiging.

In plaats van de bestaande mand te reproduceren, vroeg de klant FH® Alloy om te beoordelen of de structuur kon worden verbeterd.

De klant heeft ons:

• Hoofddimensies van de mand
• Bestaand gewicht van de mand
• Materiaalvereiste
• Inrichting voor het laden van de oven
• Belasting per mand
• Werktemperatuur
• Verdoofproces
• Foto's van gebruikte en vervormde manden
• Probleemgebieden rond gelaste verbindingen

Op basis van deze operationele informatie heeft FH® Alloy een nieuw constructieconcept ontwikkeld en de definitieve 3D-technische tekening voor de beoordeling van de klant voorbereid.

Bedrijfsvoorwaarden van de klant
De afnemer heeft gedetailleerde informatie verstrekt over de werkelijke bedrijfsomgeving van de oven.

De opdrachtgever gaf ook aan dat er in de toekomst potentiële hoeveelheden van 20, 50 en 100 manden zouden zijn, indien het ontwerp en de prestaties van de proef aan de verwachtingen zouden voldoen.

Bestaande problemen
De bestaande manden werden vervaardigd met behulp van een traditionele gefabriceerde structuur, die voornamelijk bestaat uit een basisframe en zijwanden die door lassen zijn samengesteld.
Na herhaaldelijk gebruik bij hoge temperaturen en het afdoen van de olie merkte de klant verschillende problemen op.

Deformatie van de zijkanten
Foto's van de gebruikte manden toonden zichtbare vervorming rond de onderkant.
Herhaalde verwarmings- en bluscyclussen kunnen aanzienlijke thermische spanningen veroorzaken in warmtebehandelingsinstallaties, met name rond:

• Lange onondersteunde secties
• Landen van de zijwand
• Verbindingsgebieden
• met een gewicht van niet meer dan 50 kg

Na verloop van tijd kunnen deze gebieden geleidelijk verdraaien.

Lasperlen en gewrichtsproblemen
De klant meldde ook problemen met laskraan, met name rond de kortere zijkanten van de mand.

De oorspronkelijke bouwmethode was gebaseerd op meerdere gelaste verbindingen tussen de basis en het omringende frame.

Bij herhaalde thermische cycli kunnen gelaste gebieden spanningsconcentratiepunten worden omdat het lasmetaal,de warmte-beïnvloedde zone en het omringende basismateriaal reageren niet altijd op dezelfde manier tijdens verwarming en koeling.

Om deze reden heeft France Customers FH® Alloy specifiek gevraagd:
Kan de mand opnieuw worden ontworpen met een meer geïntegreerde structuur om de afhankelijkheid van gelaste verbindingen te verminderen?
Dit werd een van de belangrijkste technische doelstellingen van het project.

Klant vraagt om een meer geïntegreerde structuur
Frankrijk Customers was geïnteresseerd in de mogelijkheid om een meer monoblok-stijl of geïntegreerd constructieconcept te gebruiken in plaats van volledig op conventionele gelaste fabricage te vertrouwen.

Het doel was niet enkel om elke las te elimineren, maar om onnodige gelaste verbindingen in de kritieke dragende gebieden te verminderen.

Voor FH® Alloy werd de technische doelstelling dus:
Verminderen van gespannen spanningspunten + Verbeteren van de structurele stijfheid + Beheersing van het gewicht van de bevestiging + Handhaving van de laadcapaciteit

Technische analyse door FH® Alloy
Voordat de definitieve tekening werd opgesteld, heeft FH® Alloy de bestaande structuur van de klant en de werkelijke storingsgebieden beoordeeld.
Verschillende factoren moesten tegelijkertijd in aanmerking worden genomen.
1. Hoogtemperatuursterkte
De mand werkt bij ongeveer 950°C.
Bij deze temperatuur moet het bevestigingsmateriaal voldoende mechanische sterkte behouden en tegelijkertijd zowel zijn eigen gewicht als de belasting van het werkstuk dragen.
Het gespecificeerde materiaal was:
1.4852 warmtebestendige legering
Dit materiaal wordt veel gebruikt voor ovendelementen en warmtebehandelingsgereedschappen die aan verhoogde temperaturen worden blootgesteld.

2. Olieverhardende thermische cyclus
In tegenstelling tot armaturen die geleidelijk in de lucht afkoelen, worden deze manden onderworpen aan olieverdoofing.
Dat betekent dat de structuur herhaaldelijk ervaart:
Verwarming → Hoogtemperatuurhouding → Snelle koeling → Herverwarming

Deze thermische cyclus kan bijdragen aan:

• Thermische vermoeidheid
• Vervorming
• Lokale vervorming
• Schommelkraak
• Structurele ontspanning

De mand had dus meer nodig dan een eenvoudige statische belastingsterkte.

3. Verdeling van de belasting
Elke mand bevat ongeveer:
70 kg werkstukken
terwijl het mandje zelf ongeveer weegt:
31.5 kg met inbegrip van het interne oog.
De dragende structuur moest dus de belasting over de basis verdelen in plaats van overmatige lokale spanning te veroorzaken.
FH® Alloy heeft de relatie tussen:

• Onderste frame
• zijkanten
• Interne ondersteunende leden
• Verticale steunpunten
• Kruisleden

de nieuwe structuur te vestigen.

4Stapelstabiliteit
De klant laadt negen manden in de oven, in de volgende volgorde:
3 stapels × 3 manden hoog
Dit betekent dat de bodemmanden niet alleen hun eigen werkstukken ondersteunen, maar ook deelnemen aan de overdracht van de lading van de bovengestapelde manden.
De herontworpen structuur moest derhalve betrouwbare:

• Verticale belastingoverdracht
• Opstelling van de stapel
• Positionering
• Structurele stijfheid

met behoud van geschiktheid voor herhaalde ovenwerking.

Versterking van de zijstructuur
Een van de belangrijkste verbeteringen in het ontwerp was de versterking van gebieden waar de klant eerder vervorming had meegemaakt.

De gebruikte mandfoto's wijzen duidelijk op vervorming in de buurt van de onderkant.

Op basis van deze waarnemingen heeft FH® Alloy een extra structurele steun in de opnieuw ontworpen mand opgenomen.

Het doel was:

• Verminderen van overmatige beweging van de zijkanten
• Verbeter de laterale stijfheid
• Verdeel de lasten beter.
• Vermindert de stressconcentratie
• Verbeteren van de dimensionale stabiliteit na herhaalde thermische cycli

Verminderde afhankelijkheid van kritieke gelaste verbindingen
Een andere belangrijke ontwerpoverweging was de bezorgdheid van de klant over laskraal.
In plaats van de oorspronkelijke gelaste mand rechtstreeks te kopiëren, ontwikkelde FH® Alloy een structuur met meer geïntegreerde hittebestendige legeringscomponenten in het primaire frame,met een vermogen van niet meer dan 50 W.
Deze aanpak is bedoeld om het aantal kritieke gelaste gebieden dat aan herhaalde thermische spanning wordt blootgesteld, te verminderen.
Het herontworpen concept concentreerde zich daarom op:
Structurele integratie + strategische verbindingen + versterking
In plaats van alleen de conventionele framefabricatie.

Van gebruikte foto's naar een nieuw 3D-ontwerp
Een belangrijk kenmerk van dit project was dat de opdrachtgever niet alleen een volledige productie tekening verstrekte.
In plaats daarvan leverde France Customers:

• Bestaande informatie over de mand
• Operatieparameters van de oven
• Foto's van gebruikte manden
• Werkelijke vervormingsplaatsen
• Problemen bij het lassen
• Laadvereisten
• Stapelmethode

FH® Alloy gebruikte deze informatie als basis voor de technische ontwikkeling.

Het project volgde het volgende proces:
Bestaande basketanalyse
→ Identificatie van het storingsgebied
→ Onderzoek van de bedrijfscondities
→ Structurele optimalisatie
→ 3D-modellering
→ Ingenieursontwerp
Het uiteindelijke 3D-model dat door FH® Alloy werd ontwikkeld, bevatte de herziene dragende en versterkende structuur op basis van de werkelijke serviceomstandigheden van de klant.

Eindconstructie van de armaturen
Het definitieve ontwerp omvatte verschillende functionele structuurgebieden.
Geïntegreerde basisstructuur
Het onderste frame vormt de belangrijkste dragende basis voor de mand en verdeelt de belasting van het werkstuk.
Versterkte zijramen
Het omringende frame werd geoptimaliseerd om de stijfheid te verhogen en de vervorming aan te pakken die eerder door de klant werd waargenomen.
Leden van de cross-support
Bijkomende dwarssteun helpt bij het regelen van de structuurbeweging terwijl de lasten over de mand worden verdeeld.
Interne ondersteuningsstructuur
De interne structuur ondersteunt de werkstukken van de klant en zorgt voor een verwisselbare of geïntegreerde maasvorming.
Opstapelingsfuncties
De geometrie van de mand is ontworpen om een stabiele meerlagige stapeling in de oven te ondersteunen.

Waarom 1.4852 werd gespecificeerd
De opdrachtgever heeft 1,4852 warmtebestendige legering voor het project gespecificeerd.
Voor gereedschap voor hoge temperatuurwarmtebehandeling is de materiaalkeuze van cruciaal belang omdat de armature zowel mechanische belastingen als herhaalde thermische cycli moet weerstaan.

1.4852 wordt gebruikt in industriële toepassingen bij hoge temperaturen vanwege de combinatie van:

• Hoogtemperatuursterkte
• Oxideringsresistentie
• Thermische stabiliteit
• Weerstand tegen herhaalde verwarmingscycli

Voor dit project moesten de materiaalkeuze en het bouwontwerp samen worden beoordeeld in plaats van afzonderlijk.

Samenvatting van het project

Ingenieurswerk in plaats van eenvoudig kopiëren
Dit project toont een belangrijk verschil aan tussen eenvoudige OEM-productie en toepassingsgebaseerde armaturentechniek.
Frankrijk Klanten hebben niet van FH® Alloy verlangd dat zij het bestaande mandje eenvoudig zou reproduceren.
De klant wilde dat we analyseerden waarom het bestaande ontwerp vervormd werd en of de structuur kon worden verbeterd.
FH® Alloy benaderde het project daarom vanuit het perspectief van:
Werkomstandigheden + bestaande storingsmodussen + laadvereisten + fabricage haalbaarheid
en deze informatie omgezet in een nieuw armaturedesign.

Aangepast ontwerp van de warmtebehandeling door FH® Alloy
Wuxi Junteng Fanghu Alloy Technology Co., Ltd. (FH® Alloy) biedt op maat gemaakte engineering- en productieoplossingen voor warmtebehandelingstools, waaronder:

• Verwarmingsbehandelingsmandjes
• Verwarmingsinstallaties
• Ovenbakken
• Olie-Quench-manden
• Carburiserende ovens
• Vacuümoveninstallaties
• Stapelbare ovenmandjes
• Warmtebestendige gietijdstukken van legering

Klanten kunnen volledige tekeningen of basisinformatie verstrekken.
Als een bestaande armature problemen heeft met vervorming, scheuren of een korte levensduur, kan FH® Alloy ook de bestaande structuur evalueren en een geoptimaliseerd ontwerp ontwikkelen.

Welke informatie hebben wij nodig voor het ontwerp van armaturen?
Voor een op maat gemaakte installatie voor warmtebehandeling is de volgende informatie nuttig:

• Tipe oven
• Werktemperatuur
• Atmosfeer van de oven
• Verdoofmethode
• Afmetingen van de laadzone
• Maximale ovenbelasting
• Afmetingen van het werkstuk
• Werkstukgewicht
• Hoeveelheid per mand
• Aantal stapelde manden
• Verplichte armaturen
• Bestaande foto's van armaturen
• Bestaande storings- of vervormingsplaatsen

Op basis van deze informatie kan FH® Alloy:
Toepassingsbeoordeling → Materiaalevaluatie → Structurele ontwerp → 3D-tekening → Vervaardiging

Over FH®-legering
Wuxi Junteng Fanghu Alloy Technology Co., Ltd. (FH® Alloy) is gespecialiseerd in warmtebestendige legeringscomponenten en op maat gemaakte ovengereedschappen voor industriële warmtebehandelingstoepassingen.
Ons productassortiment omvat warmtebehandelingsarmaturen, ovenmandjes, ovenbakken, stralingsbuizen, ovenrollers, centrifugale gietonderdelen en andere op maat gemaakte legeringonderdelen voor hoge temperaturen.
Op maat gemaakt ontwerp. Hittebestendige legeringen. Gietwerk. Bewerking.