1.4852 Kosze do obróbki cieplnej przeznaczone dla klientów z Francji

Badanie przypadków klientów. Inżynieria koszyków cieplnych i przebudowa konstrukcyjna.
Klient:Francja
Produkt:Koszyk do obróbki cieplnej na zamówienie
Materiał: 1.4852 Stopy odporne na ciepło
Temperatura pracy:950°C
Warunki procesu:Ok. 1,2% C, tłumienie oleju
Waga koszyka:Ok. 31,5 kg włącznie z oczami wewnętrznymi
Ładunek na kosz:Około 70 kg.
Ładowanie pieca:9 koszyków na partię
Usługa:Analiza konstrukcyjna + przeprojektowanie urządzeń + rysunek inżynieryjny
Dostawca:Wuxi Junteng Fanghu Alloy Technology Co., Ltd. (FH® Alloy)

Przegląd projektu
FH® Alloy otrzymał zapytanie od France Customers o przeprojektowanie koszyków do obróbki cieplnej stosowanych w procesie tłumienia olejów o wysokiej temperaturze.

Klient korzystał już z konwencjonalnych koszyków, ale po wielokrotnym serwisowaniu pojawiło się kilka problemów konstrukcyjnych, zwłaszcza deformacja ścian bocznych i uszkodzenia związane ze spawaniem.

Zamiast po prostu odtworzyć istniejący koszyk, klient poprosił FH® Alloy o ocenę możliwości poprawy konstrukcji.

Klient dostarczył nam:

• Główne wymiary koszyka
• Istniejąca waga koszyka
• Wymagania materialne
• Układ załadunku pieca
• Ładunek na kosz
• Temperatura pracy
• Proces tłumienia
• Zdjęcia używanych i zdeformowanych koszyków
• Obszary problematyczne wokół spawanych połączeń

Na podstawie tych informacji FH® Alloy opracował nową koncepcję konstrukcyjną i przygotował końcowy rysunek inżynieryjny 3D do przeglądu przez klienta.

Warunki eksploatacji przez klienta
Klient dostarczył szczegółowe informacje na temat rzeczywistego środowiska pracy pieca.

Klient wskazał również potencjalne przyszłe ilości 20, 50 i 100 koszyków, jeśli projekt i wydajność badania spełnią oczekiwania.

Istniejące problemy z koszykiem
Istniejące kosze zostały wyprodukowane przy użyciu tradycyjnej konstrukcji wykonanej, składającej się głównie z ramy bazowej i ścian bocznych złożonych spawaniem.
Po wielokrotnym działaniu w wysokiej temperaturze i tłumieniu oleju klient zauważył kilka problemów.

Deformacja ścian bocznych
Zdjęcia używanych koszyków wykazały widoczne deformacje wokół dolnych części boków.
Powtarzające się cykle ogrzewania i tłumienia mogą powodować znaczne obciążenia termiczne w urządzeniach do obróbki cieplnej, zwłaszcza wokół:

• Długie sekcje bez wsparcia
• Członkowie ścian bocznych
• Obszary połączeń
• Złącza spawane

Z biegiem czasu te obszary mogą stopniowo się zniekształcać.

Problemy ze spawaniami i stawami
Klient zgłosił również problemy z żwirami spawalniczymi, zwłaszcza wokół krótszych boków koszyka.

Pierwotna metoda budowy opierała się na wielu spawanych złączach między podstawą a otaczającą ramą.

Podczas powtarzających się cykli termicznych, spawane obszary mogą stać się punktami koncentracji naprężeń, ponieważ metal spawany,strefa dotknięta ciepłem i otaczający materiał macierzyste nie zawsze reagują identycznie podczas ogrzewania i chłodzenia.

Z tego powodu France Customers poprosiła specjalnie FH® Alloy o:
Czy koszyk można przeprojektować z bardziej zintegrowaną strukturą, aby zmniejszyć zależność od spawanych złączy?
Stało się to jednym z głównych celów inżynieryjnych projektu.

Klient zażądał bardziej zintegrowanej struktury
Francja Klienci byli zainteresowani możliwością wykorzystania bardziej monoblokowego typu lub zintegrowanej koncepcji konstrukcyjnej zamiast polegać wyłącznie na konwencjonalnej produkcji spawanej.

Celem nie było po prostu wyeliminowanie każdego spawania, ale zmniejszenie niepotrzebnych połączeń spawanych w krytycznych obszarach nośnych.

W przypadku stopów FH® celem inżynieryjnym stał się zatem:
Zmniejszenie punktów naprężenia spawanych + Poprawa sztywności strukturalnej + Kontrola masy urządzenia + Utrzymanie pojemności ładunkowej

Analiza inżynieryjna przez stop FH®
Przed przygotowaniem końcowego rysunku FH® Alloy przeanalizował istniejącą strukturę klienta i rzeczywiste obszary awarii.
Należało jednocześnie wziąć pod uwagę kilka czynników.
1. Wytrzymałość na wysokie temperatury
Koszyk działa przy temperaturze około 950°C.
Przy tej temperaturze materiał do urządzenia musi utrzymać odpowiednią wytrzymałość mechaniczną, ponosząc zarówno własny ciężar, jak i obciążenie przedmiotu.
Wymagany materiał to:
1.4852 stop odporny na ciepło
Materiał ten jest szeroko stosowany do komponentów pieców i narzędzi do obróbki cieplnej narażonych na podwyższone temperatury.

2. Cykl termiczny tłumienia oleju
W przeciwieństwie do urządzeń, które stopniowo chłodzą się w powietrzu, te kosze podlegają tłumieniu olejem.
Oznacza to, że struktura wielokrotnie doświadcza:
Ogrzewanie → utrzymywanie wysokiej temperatury → szybkie chłodzenie → ponowne ogrzewanie

Ten cykl cieplny może przyczyniać się do:

• Zmęczenie termiczne
• Wykręcanie
• Lokalne zniekształcenia
• Pęknięcie spawania
• Rozluźnienie strukturalne

Kosz wymagał więc czegoś więcej niż zwykłej wytrzymałości statycznej.

3Rozkład obciążenia
Każdy kosz zawiera mniej więcej:
70 kg części roboczych
podczas gdy sam kosz waży mniej więcej:
310,5 kg włącznie z oczami wewnętrznymi.
Dlatego konstrukcja nośna musi rozdzielać obciążenie na całej bazie, a nie tworzyć nadmiernego obciążenia lokalnego.
FH® Alloy przeanalizował związek między:

• Podstawowy klatek.
• ściany boczne
• Członkowie wsparcia wewnętrznego
• Powierzchnie wsparcia pionowego
• Członkowie krzyżowi

przed ustanowieniem nowej struktury.

4. Stabilność układania
Klient wkłada do pieca 9 koszy, ułożonych w następujący sposób:
3 stosy × 3 kosze wysokości
Oznacza to, że spodnie kosze nie tylko wspierają własne elementy, ale również uczestniczą w przenoszeniu obciążenia koszy nałożonych na górę.
W związku z tym przeprojektowana struktura musiała zapewnić niezawodne:

• Pionowe przenoszenie obciążenia
• Ustawienie stosów
• Pozycjonowanie
• Sztywność konstrukcyjna

pozostając przystosowany do wielokrotnego działania w piecu.

Wzmocnienie konstrukcji bocznej
Jedną z najważniejszych usprawnień projektowych było wzmocnienie obszarów, w których klient wcześniej doświadczył deformacji.

Użyte zdjęcia pokazują wyraźne deformacje w pobliżu dolnej konstrukcji.

Na podstawie tych obserwacji FH® Alloy wprowadził dodatkowe wsparcie strukturalne do przeprojektowanego koszyka.

Celem było:

• Zmniejszenie nadmiernego ruchu ścian bocznych
• Poprawa sztywności bocznej
• Lepiej rozdzielić obciążenia.
• Zmniejszenie koncentracji stresu
• Poprawa stabilności wymiarowej po wielokrotnych cyklach termicznych

Zmniejszenie zależności od kluczowych zwojów
Kolejnym ważnym aspektem projektowania było zainteresowanie klienta żwirami spawalniczymi.
Zamiast bezpośrednio kopiować oryginalny spawany koszyk, FH® Alloy opracował strukturę wykorzystującą bardziej zintegrowane elementy stopu odporne na ciepło w ramie podstawowej,w połączeniu z elementami łączącymi i wzmacniającymi w razie potrzeby.
Takie podejście ma na celu zmniejszenie liczby krytycznych obszarów spawanych narażonych na powtarzające się obciążenia termiczne.
Zmieniona koncepcja koncentrowała się zatem na:
Integracja strukturalna + połączenia strategiczne + wzmocnienie
zamiast zwykłej produkcji ram.

Od używanych zdjęć w koszyku do nowego projektu 3D
Kluczową cechą tego projektu było to, że klient nie dostarczał po prostu kompletnego rysunku produkcyjnego.
Zamiast tego France Customers dostarczyła:

• Istniejące informacje o koszyku
• Parametry pracy pieca
• Zdjęcia używanych koszyków
• Faktyczne miejsca deformacji
• Problemy z spawaniem
• Wymogi dotyczące ładowania
• Metoda układania

FH® Alloy wykorzystała te informacje jako podstawę rozwoju inżynieryjnego.

Projekt przebiegał zgodnie z następującym procesem:
Analiza istniejącego koszyka
→ Identyfikacja obszaru awarii
→ Przegląd warunków eksploatacji
→ Optymalizacja strukturalna
→ Modelowanie 3D
→ Rysunek inżynieryjny
Ostateczny model 3D opracowany przez FH® Alloy zawierał zmienioną konstrukcję nośną i wzmacniającą w oparciu o rzeczywiste warunki obsługi klienta.

Konstrukcja końcowa
Ostateczny projekt obejmował kilka funkcjonalnych obszarów strukturalnych.
Zintegrowana struktura bazowa
Podstawowa ramka stanowi główną podstawę nośną koszyka i rozkłada obciążenie obrabionego przedmiotu.
Wzmocnione ramy boczne
Określenie otoczenia zostało zoptymalizowane w celu zwiększenia sztywności i rozwiązania deformacji obserwowanej wcześniej przez klienta.
Członkowie wsparcia krzyżowego
Dodatkowe wsparcie poprzeczne pomaga kontrolować ruch konstrukcji przy jednoczesnym rozprowadzaniu obciążeń w koszyku.
Wewnętrzna struktura wsparcia
Struktura wewnętrzna zapewnia wsparcie dla elementów obrabianych przez klienta oraz rozmieszczenie zewnętrzne lub zintegrowane.
Cechy układania
Geometria kosza została zaprojektowana tak, aby wspierać stabilne wielowarstwowe układanie w piecu.

Dlaczego 1.4852 został określony
Klient określił dla projektu 1,4852 stopu odpornego na ciepło.
W przypadku narzędzi do obróbki cieplnej w wysokiej temperaturze wybór materiału ma kluczowe znaczenie, ponieważ urządzenie musi wytrzymać zarówno obciążenia mechaniczne, jak i wielokrotne cykle termiczne.

1.4852 jest stosowany w zastosowaniach przemysłowych o wysokiej temperaturze ze względu na jego połączenie:

• Wytrzymałość na wysokie temperatury
• Odporność na utlenianie
• Stabilność termiczna
• Odporność na powtarzające się cykle ogrzewania

W tym projekcie wybór materiału i projekt konstrukcyjny musiały być oceniane razem, a nie niezależnie.

Podsumowanie projektu inżynieryjnego

Inżynieria zamiast zwykłego kopiowania
Projekt ten wykazuje istotną różnicę między prostą produkcją OEM a inżynierią opartą na zastosowaniach.
Francja Klienci nie wymagali od FH® Alloy po prostu odtworzenia istniejącego koszyka.
Klient chciał, żebyśmy przeanalizowali, dlaczego istniejący projekt się deformuje i czy można go poprawić.
Dlatego FH® Alloy podchodził do projektu z perspektywy:
Warunki pracy + istniejące sposoby awarii + wymagania dotyczące ładowania + wykonalność produkcji
i przekształcił te informacje w nowy projekt urządzenia.

Konstrukcja urządzenia do obróbki cieplnej na zamówienie przez stop FH®
Wuxi Junteng Fanghu Alloy Technology Co., Ltd. (FH® Alloy) zapewnia dostosowane rozwiązania inżynieryjne i produkcyjne do narzędzi do obróbki cieplnej, w tym:

• Kosze do obróbki cieplnej
• Urządzenia do obróbki cieplnej
• Płytki do pieca
• Kosze z olejem
• Urządzenia do pieców węglowych
• Urządzenia do pieców próżniowych
• Kosze do pieca układające się na stos
• Komponenty odlewane z stopów odpornych na ciepło

Klienci mogą dostarczyć kompletne rysunki lub podstawowe informacje operacyjne.
Jeśli istniejący urządzenie ma problemy z deformacją, pęknięciami lub krótką żywotnością, FH® Alloy może również ocenić istniejącą strukturę i opracować zoptymalizowany projekt.

Jakie informacje potrzebujemy do projektowania urządzeń?
W przypadku projektu urządzeń do obróbki cieplnej na zamówienie przydatne są następujące informacje:

• Rodzaj pieca
• Temperatura pracy
• Atmosfera pieca
• Metoda tłumienia
• Wymiary strefy załadunku
• Maksymalne obciążenie pieca
• Wymiary obróbki
• Masa obrabiarków
• Ilość na kosz
• Liczba układanych koszyków
• Wymagany materiał oprawy
• Fotografie istniejących urządzeń
• Istniejące miejsca awarii lub deformacji

Na podstawie tych informacji, stop FH® może wspierać:
Przegląd wniosku → Ocena materiału → Projekt konstrukcyjny → Rysunek 3D → Produkcja

O stopzie FH®
Wuxi Junteng Fanghu Alloy Technology Co., Ltd. (FH® Alloy) specjalizuje się w komponentach stopów odpornych na ciepło i dostosowanych narzędziach piecowych do zastosowań przemysłowych w obróbce cieplnej.
Nasza gama produktów obejmuje urządzenia do obróbki cieplnej, kosze piecowe, tacki piecowe, rurki promieniowania, rolki piecowe, odśrodkowe części odlewane i inne niestandardowe części stopów wysokotemperaturowych.
Konstrukcja na zamówienie. Stopy odporne na ciepło. Odlewanie.