1.4852 Cesti di trattamento termico su misura progettati per i clienti francesi

Studio di caso cliente. Ingegneria del cesto di trattamento termico e riprogettazione strutturale.
Cliente:Francia
Prodotto:Cesto di trattamento termico personalizzato
Materiale: 1.4852 Lega resistente al calore
Temperatura di funzionamento:950°C
Condizione del processo:Approx. 1,2% C, estinzione di olio
Peso del cestino:Circa 31,5 kg, maglie interne comprese
Carico per cestino:Circa 70 kg.
Carico del forno:9 cestini per lotto
Servizio:Analisi strutturale + Riprogettazione degli impianti + Disegno tecnico
Fornitore:Wuxi Junteng Fanghu Alloy Technology Co., Ltd. (FH® Alloy)

Visualizzazione del progetto
FH® Alloy ha ricevuto una richiesta da France Customers per la riprogettazione di cesti di trattamento termico utilizzati in un processo di estinzione dell'olio ad alta temperatura.

Il cliente utilizzava già cestini di fabbricazione convenzionale, ma dopo ripetuti servizi erano emersi diversi problemi strutturali, in particolare deformazioni delle pareti laterali e danni legati alla saldatura.

Invece di riprodurre semplicemente il cestino esistente, il cliente ha chiesto a FH® Alloy di valutare se la struttura potesse essere migliorata.

Il cliente ci ha fornito:

• Dimensioni principali del cestino
• Peso del paniere esistente
• Requisito materiale
• Disposizione di caricamento del forno
• Carico per cesto
• Temperatura di funzionamento
• Processo di estinzione
• Foto di cestini usati e deformati
• Aree problematiche attorno ai giunti saldati

Sulla base di queste informazioni di funzionamento, FH® Alloy ha sviluppato un nuovo concetto strutturale e ha preparato il disegno di ingegneria 3D finale per la revisione del cliente.

Condizioni operative del cliente
Il cliente ha fornito informazioni dettagliate sull'ambiente di funzionamento effettivo del forno.

Il cliente ha inoltre indicato potenziali quantitativi futuri di 20, 50 e 100 cestini se la progettazione e le prestazioni della sperimentazione soddisfacessero le aspettative.

Problemi di paniere esistenti
I cestini esistenti sono stati fabbricati utilizzando una struttura tradizionale costituita principalmente da un telaio di base e dalle pareti laterali montate con saldatura.
Dopo ripetute operazioni ad alta temperatura e spegnimento dell'olio, il cliente ha riscontrato diversi problemi.

Deformazione della parete laterale
Le foto dei cestini usati mostravano deformazioni visibili intorno alle sezioni laterali inferiori.
I cicli ripetuti di riscaldamento e spegnimento possono generare uno stress termico sostanziale negli apparecchi di trattamento termico, in particolare intorno:

• Sezioni lunghe senza supporto
• Membri della parete laterale
• Aree di collegamento
• Fabbricazione a partire da prodotti della voce 8528

Nel corso del tempo, queste aree possono deformarsi gradualmente.

Perline di saldatura e problemi articolari
Il cliente ha anche segnalato problemi con le perline di saldatura, in particolare intorno ai lati più corti del cestino.

Il metodo di costruzione originale si basava su più giunture saldate tra la base e il telaio circostante.

In caso di ripetuti cicli termici, le regioni saldate possono diventare punti di concentrazione dello stress perché il metallo di saldatura,la zona interessata dal calore e il materiale originale circostante non rispondono sempre in modo identico durante il riscaldamento e il raffreddamento.

Per questo motivo, France Customers ha chiesto specificamente a FH® Alloy:
Il paniere potrebbe essere riprogettato con una struttura più integrata per ridurre la dipendenza da giunti saldati?
Questo divenne uno degli obiettivi principali del progetto.

Il cliente ha richiesto una struttura più integrata
La Francia Clienti era interessata alla possibilità di utilizzare un concetto strutturale più monoblocco o integrato invece di basarsi interamente sulla fabbricazione con saldatura convenzionale.

L'obiettivo non era semplicemente quello di eliminare ogni saldatura, ma di ridurre le connessioni saldate inutili nelle aree critiche di carico.

Per FH® Alloy, l'obiettivo di progettazione è quindi diventato:
Riduzione dei punti di sollecitazione saldati + Miglioramento della rigidità strutturale + Peso dei dispositivi di controllo + Mantenimento della capacità di carico

Analisi di ingegneria da parte di FH® Alloy
Prima di preparare il disegno finale, FH® Alloy ha esaminato la struttura esistente del cliente e le aree di guasto effettive.
Molti fattori dovevano essere considerati contemporaneamente.
1. Resistenza alle alte temperature
Il cesto funziona a circa 950°C.
A tale temperatura, il materiale di fissaggio deve mantenere una resistenza meccanica adeguata portando sia il proprio peso che il carico del pezzo da lavorare.
Il materiale specificato era:
1.4852 lega resistente al calore
Questo materiale è ampiamente utilizzato per componenti di forni e attrezzature per il trattamento termico esposte a temperature elevate.

2. Ciclismo termico di raffreddamento dell'olio
A differenza degli apparecchi che si raffreddano gradualmente nell'aria, questi cesti sono sottoposti a raffreddamento a olio.
Ciò significa che la struttura sperimenta ripetutamente:
riscaldamento → tenuta ad alta temperatura → raffreddamento rapido → riscaldamento

Questo ciclo termico può contribuire a:

• Fatica termica
• Deformazione
• Distorsioni locali
• Fratturazione delle saldature
• Rilassamento strutturale

Il cestino richiedeva quindi più di una semplice resistenza al carico statico.

3Distribuzione del carico
Ogni cestino contiene approssimativamente:
70 kg di pezzi da lavorare
mentre il cestino stesso pesa approssimativamente:
310,5 kg, compreso il reticolo interno.
La struttura di supporto doveva quindi distribuire il carico su tutta la base piuttosto che creare un eccessivo stress localizzato.
FH® Alloy ha esaminato la relazione tra:

• Cornice inferiore
• Pareti laterali
• Membri di supporto interno
• Luoghi di supporto verticali
• Membri della croce

prima di istituire la nuova struttura.

4. Stabilità di impilamento
Il cliente carica 9 cestini nel forno, disposti in questo modo:
3 pile × 3 cestini alti
Ciò significa che i cestini di fondo non solo sostengono i propri pezzi da lavorare, ma partecipano anche alla trasmissione del carico dei cestini impilati sopra.
La struttura riprogettata doveva quindi fornire un'affidabile:

• Trasferimento di carico verticale
• Allineamento della pila
• Posizionamento
• Rigidità strutturale

pur rimanendo idoneo a ripetizioni di funzionamento in forno.

Rafforzamento della struttura laterale
Uno dei miglioramenti di progettazione più importanti è stato il rinforzo di aree in cui il cliente aveva precedentemente sperimentato deformazioni.

Le foto del cestino utilizzate indicavano chiaramente una deformazione vicino alla struttura laterale inferiore.

Sulla base di queste osservazioni, FH® Alloy ha incorporato un supporto strutturale aggiuntivo nel cestino riprogettato.

L'obiettivo era:

• Ridurre il movimento eccessivo della parete laterale
• Migliorare la rigidità laterale
• È meglio distribuire i carichi.
• Ridurre la concentrazione di stress
• Migliorare la stabilità dimensionale dopo cicli termici ripetuti

Riduzione della dipendenza da giunti soldibili critici
Un'altra importante considerazione di progettazione era la preoccupazione del cliente per le perline di saldatura.
Invece di copiare direttamente il cesto saldato originale, FH® Alloy ha sviluppato una struttura che utilizza componenti in lega più integrati resistenti al calore nel telaio primario,di larghezza non superiore a 20 mm,.
Questo approccio è destinato a ridurre il numero di aree saldate critiche esposte a ripetuti sforzi termici.
Il concetto riprogettato si è pertanto concentrato su:
Integrazione strutturale + Collegamenti strategici + Rafforzamento
Invece della sola fabbricazione convenzionale di cornici.

Dalle foto usate al nuovo design 3D
Una caratteristica fondamentale di questo progetto era che il cliente non si limitava a fornire un disegno di produzione completo.
France Clients ha invece fornito:

• Informazioni esistenti sul paniere
• Parametri di funzionamento del forno
• Fotografie di cestini usati
• Luoghi di deformazione effettivi
• Problemi di saldatura
• Requisiti di carico
• Metodo di impilazione

FH® Alloy ha utilizzato queste informazioni come base per lo sviluppo ingegneristico.

Il progetto ha seguito il seguente processo:
Analisi del paniere esistente
→ Identificazione della zona di guasto
→ Revisione delle condizioni di esercizio
→ Ottimizzazione strutturale
→ Modellazione 3D
→ Disegno di Ingegneria
Il modello 3D finale sviluppato da FH® Alloy ha incorporato la struttura di supporto e di rinforzo rivista in base alle condizioni di servizio effettive del cliente.

Progettazione finale dell'apparecchio
Il progetto finale comprendeva diverse aree strutturali funzionali.
Struttura di base integrata
Il telaio inferiore fornisce la base portante principale per il cestino e distribuisce il carico del pezzo.
Cornici laterali rinforzate
Il telaio circostante è stato ottimizzato per aumentare la rigidità e affrontare la deformazione precedentemente osservata dal cliente.
Membri di sostegno incrociato
Ulteriori supporti trasversali aiutano a controllare il movimento strutturale distribuendo i carichi in tutto il cestino.
Struttura di supporto interno
La struttura interna fornisce il supporto per i pezzi di lavoro del cliente e l'arrangiamento delle maglie rimovibili o integrate.
Caratteristiche dell'accumulo
La geometria del cesto è stata progettata per supportare uno stabile impilamento a più strati all'interno del forno.

Perché 1.4852 è stato specificato
Il cliente ha specificato per il progetto 1.4852 leghe resistenti al calore.
Per gli utensili per il trattamento termico ad alta temperatura, la scelta del materiale è fondamentale perché il dispositivo deve resistere sia al carico meccanico che al ciclo termico ripetuto.

1.4852 è utilizzato in applicazioni industriali ad alta temperatura a causa della combinazione di:

• Resistenza ad alte temperature
• Resistenza all'ossidazione
• Stabilità termica
• Resistenza a cicli di riscaldamento ripetuti

Per questo progetto, la selezione dei materiali e la progettazione strutturale dovevano essere valutate insieme e non separatamente.

Riassunto dell'ingegneria del progetto

Ingegneria anziché semplice copia
Questo progetto dimostra un'importante differenza tra la semplice produzione OEM e l'ingegneria degli apparecchi basata sull'applicazione.
Francia I clienti non hanno richiesto a FH® Alloy di riprodurre semplicemente il cestino esistente.
Il cliente voleva che analizzassimo perché il progetto esistente si deformava e se la struttura potesse essere migliorata.
FH® Alloy ha quindi affrontato il progetto nella prospettiva di:
Condizioni di esercizio + modalità di guasto esistenti + requisiti di carico + fattibilità di fabbricazione
e ha convertito queste informazioni in un nuovo progetto di apparecchiatura.

Disegno di apparecchiatura per il trattamento termico su misura di FH® Alloy
Wuxi Junteng Fanghu Alloy Technology Co., Ltd. (FH® Alloy) fornisce soluzioni di ingegneria e produzione personalizzate per utensili per il trattamento termico, tra cui:

• Cestini per trattamento termico
• Apparecchi di trattamento termico
• Scaffalature per forni
• Cestini a base di olio
• Apparecchi per forni a carburante
• Apparecchi per forni a vuoto
• Cestini da forno impilabili
• Componenti fusi in lega resistenti al calore

I clienti possono fornire disegni completi o informazioni operative di base.
Se un apparecchio esistente presenta problemi di deformazione, di crepa o di breve durata di vita, FH® Alloy può anche valutare la struttura esistente e sviluppare un progetto ottimizzato.

Quali informazioni abbiamo bisogno per la progettazione di apparecchiature?
Per un progetto di apparecchiature per il trattamento termico su misura, sono utili le seguenti informazioni:

• Tipo di forno
• Temperatura di funzionamento
• Atmosfera del forno
• Metodo di estinzione
• Dimensioni della zona di carico
• Carico massimo del forno
• Dimensioni del pezzo
• Peso del pezzo da lavorare
• Quantità per cesto
• Numero di cestini impilati
• Materiale di impianto richiesto
• Foto di apparecchiature esistenti
• Luoghi di guasto o deformazione esistenti

Sulla base di queste informazioni, FH® Alloy può supportare:
Esame delle domande → Valutazione dei materiali → Progettazione strutturale → Disegno 3D → Fabbricazione

Sulla lega FH®
Wuxi Junteng Fanghu Alloy Technology Co., Ltd. (FH® Alloy) è specializzata in componenti in lega resistenti al calore e attrezzature personalizzate per forni per applicazioni di trattamento termico industriale.
La nostra gamma di prodotti comprende apparecchi per il trattamento termico, cestini per forni, vassoi per forni, tubi radianti, rulli per forni, componenti di fusione centrifughe e altre parti in lega ad alta temperatura personalizzate.
Disegno su misura. Leghe resistenti al calore. Fusione.