1.4852 Cestas de tratamento térmico personalizadas para clientes da França

Estudo de Caso do Cliente. Engenharia de Cestas de Tratamento térmico e Redesenho estrutural
Cliente:França
Produto:Cestas de tratamento térmico personalizadas
Materiais: 1.4852 Ligação resistente ao calor
Temperatura de funcionamento:950°C
Condição do processo:Aproximadamente 1,2% C, aquecimento de óleo
Peso do cesto:Aproximadamente 31,5 kg, incluindo a malha interna
Carga por cesta:Aproximadamente 70 kg.
Carregamento do forno:9 cestas por lote
Serviço:Análise estrutural + Redesign de fixação + desenho de engenharia
Fornecedor:Wuxi Junteng Fanghu Alloy Technology Co., Ltd. (FH® Alloy)

Visão geral do projecto
A FH® Alloy recebeu um pedido da France Customers para a reformulação de cestas de tratamento térmico utilizadas num processo de apagamento de óleo a alta temperatura.

O cliente já utilizava cestas fabricadas de forma convencional, mas após um serviço repetido, surgiram vários problemas estruturais, nomeadamente deformações das paredes laterais e danos relacionados com a solda.

Em vez de simplesmente reproduzir a cesta existente, o cliente pediu à FH® Alloy que avaliasse se a estrutura podia ser melhorada.

O cliente forneceu-nos:

• Dimensões principais do cesto
• Peso do cesto existente
• Requisito material
• Disposição de carga do forno
• Carga por cesto
• Temperatura de funcionamento
• Processo de apagamento
• Fotos de cestos usados e deformados
• Áreas problemáticas em torno das juntas soldadas

Com base nestas informações operacionais, a FH® Alloy desenvolveu um novo conceito estrutural e preparou o desenho final de engenharia 3D para revisão do cliente.

Condições de exploração do cliente
O cliente forneceu informações pormenorizadas sobre o ambiente de funcionamento real do forno.

O cliente indicou igualmente quantidades futuras potenciais de 20, 50 e 100 cestas, se o desenho e o desempenho do ensaio satisfacessem as expectativas.

Problemas existentes
Os cestos existentes foram fabricados utilizando uma estrutura fabricada tradicional, constituída principalmente por uma estrutura de base e paredes laterais montadas por solda.
Após operação repetida a altas temperaturas e apagamento de óleo, o cliente observou vários problemas.

Deformação da parede lateral
As fotografias dos cestos usados mostraram deformações visíveis em torno das secções laterais inferiores.
Os ciclos repetidos de aquecimento e apagamento podem gerar um esforço térmico substancial nos dispositivos de tratamento térmico, especialmente em torno de:

• Secções longas sem suporte
• Membros da parede lateral
• Áreas de ligação
• De peso superior a 200 g/m2

Com o tempo, estas áreas podem distorcer-se gradualmente.

Perlas de solda e problemas articulares
O cliente também relatou problemas com as contas de solda, particularmente em torno dos lados mais curtos da cesta.

O método de construção original confiava em múltiplas juntas soldadas entre a base e a estrutura circundante.

Em ciclos térmicos repetidos, as regiões soldadas podem tornar-se pontos de concentração de tensão porque o metal de soldadura,a zona afectada pelo calor e o material-mãe circundante não respondem sempre de forma idêntica durante o aquecimento e o arrefecimento.

Por esta razão, a France Customers pediu especificamente à FH® Alloy:
Poderia a cesta ser redesenhada com uma estrutura mais integrada para reduzir a dependência de juntas soldadas?
Este tornou-se um dos principais objetivos de engenharia do projeto.

O cliente pediu uma estrutura mais integrada
A França Clientes estava interessada na possibilidade de utilizar um conceito estrutural mais monobloco ou integrado, em vez de depender inteiramente da fabricação convencional de solda.

O objectivo não era simplesmente eliminar todas as soldaduras, mas reduzir as conexões de soldadura desnecessárias nas áreas críticas de carga.

Para a liga FH®, o objectivo de engenharia tornou-se, portanto:
Reduzir os pontos de tensão da solda + Melhorar a rigidez estrutural + Controlar o peso da fixação + Manter a capacidade de carga

Análise de engenharia pela liga FH®
Antes de preparar o desenho final, a FH® Alloy analisou a estrutura existente do cliente e as áreas de falha reais.
Vários factores tiveram de ser considerados simultaneamente.
1. Resistência a altas temperaturas
O cesto funciona a aproximadamente 950°C.
A esta temperatura, o material de fixação deve manter uma resistência mecânica adequada, suportando tanto o seu próprio peso como a carga da peça.
O material especificado era:
1.4852 liga resistente ao calor
Este material é amplamente utilizado para componentes de fornos e ferramentas de tratamento térmico expostas a temperaturas elevadas.

2. Ciclos térmicos de aquecimento por óleo
Ao contrário dos aparelhos que arrefecem gradualmente no ar, estes cestos são submetidos ao apagamento por óleo.
Isso significa que a estrutura experimenta repetidamente:
Aquecimento → Manutenção a alta temperatura → Refrigeração rápida → Requeijão

Este ciclo térmico pode contribuir para:

• Fadiga térmica
• Deformação
• Distorção local
• Cracagem de soldas
• Relaxamento estrutural

A cesta, portanto, exigia mais do que simples resistência à carga estática.

3Distribuição da carga
Cada cesto contém aproximadamente:
70 kg de peças de trabalho
enquanto o próprio cesto pesa aproximadamente:
31.5 kg, incluindo a malha interna.
A estrutura de suporte, portanto, precisava distribuir a carga em toda a base, em vez de criar uma tensão excessiva localizada.
A FH® Alloy analisou a relação entre:

• Quadro inferior
• Paredes laterais
• Membros de apoio interno
• Localizações de apoio verticais
• Membros cruzados

antes de estabelecer a nova estrutura.

4Estabilidade de empilhamento
O cliente carrega 9 cestas no forno, dispostas da seguinte forma:
3 pilhas × 3 cestos de altura
Isto significa que os cestos de fundo não só suportam as suas próprias peças de trabalho, mas também participam na transmissão da carga dos cestos empilhados acima.
Por conseguinte, a estrutura redesenhada tinha de proporcionar:

• Transferência de carga vertical
• Alinhamento da pilha
• Posição
• Rigidez estrutural

mantendo-se adequado para operações repetidas no forno.

Reforço da estrutura lateral
Uma das melhorias de projecto mais importantes foi o reforço de áreas onde o cliente tinha anteriormente experimentado deformações.

As fotografias do cesto utilizadas indicam claramente uma deformação perto da estrutura lateral inferior.

Com base nestas observações, a FH® Alloy incorporou um suporte estrutural adicional na cesta redesenhada.

O objectivo era:

• Reduzir o movimento excessivo da parede lateral
• Melhorar a rigidez lateral
• É melhor distribuir as cargas.
• Reduzir a concentração de stress
• Melhorar a estabilidade dimensional após ciclos térmicos repetidos

Redução da dependência de juntas soltas críticas
Outra grande consideração de design foi a preocupação do cliente com as contas de solda.
Em vez de copiar diretamente a cesta soldada original, a FH® Alloy desenvolveu uma estrutura usando componentes de liga mais integrados resistentes ao calor na estrutura primária,Combinados com elementos de ligação e de reforço, se necessário.
Esta abordagem destina-se a reduzir o número de áreas soltas críticas expostas a tensões térmicas repetidas.
O conceito redesenhado concentrou-se, por conseguinte, em:
Integração estrutural + Conexões estratégicas + Reforço
em vez de apenas a fabricação de molduras convencionais.

De fotos usadas para um novo design 3D
Uma característica fundamental deste projecto era que o cliente não se limitava a fornecer um desenho de produção completo.
Em vez disso, a France Customers forneceu:

• Informações existentes sobre o cesto
• Parâmetros de funcionamento do forno
• Fotografias de cestos usados
• Localizações reais de deformação
• Problemas de solda
• Requisitos de carga
• Método de empilhamento

A FH® Alloy utilizou esta informação como base para o desenvolvimento de engenharia.

O projecto seguiu o seguinte processo:
Análise do cesto existente
→ Identificação da área de falha
→ Revisão das condições de funcionamento
→ Optimização estrutural
→ Modelagem 3D
→ desenho de engenharia
O modelo 3D final desenvolvido pela FH® Alloy incorporou a estrutura de suporte e reforço revista com base nas condições reais de serviço do cliente.

Projeto final do equipamento
O projecto final incluiu várias áreas estruturais funcionais.
Estrutura de base integrada
O quadro inferior fornece a principal base de carga para a cesta e distribui a carga da peça.
Quadros laterais reforçados
O quadro circundante foi otimizado para aumentar a rigidez e corrigir a deformação anteriormente observada pelo cliente.
Membros de apoio cruzado
Suportes transversais adicionais ajudam a controlar o movimento estrutural ao mesmo tempo em que distribuem as cargas pela cesta.
Estrutura interna de apoio
A estrutura interna fornece suporte para as peças de trabalho do cliente e arranjo de malha removível ou integrado.
Características de empilhamento
A geometria da cesta foi projetada para suportar a empilhamento estável de várias camadas dentro do forno.

Por que 1.4852 foi especificado
O cliente especificou 1.4852 liga resistente ao calor para o projeto.
Para as ferramentas de tratamento térmico a alta temperatura, a seleção do material é fundamental porque a luminária deve resistir tanto à carga mecânica quanto ao ciclo térmico repetido.

1.4852 é utilizado em aplicações industriais de alta temperatura devido à sua combinação de:

• Resistência à alta temperatura
• Resistência à oxidação
• Estabilidade térmica
• Resistência a ciclos de aquecimento repetidos

Para este projecto, a selecção de materiais e o projecto estrutural tiveram de ser avaliados em conjunto e não de forma independente.

Resumo do projecto de engenharia

Engenharia em vez de simples cópia
Este projeto demonstra uma diferença importante entre a fabricação simples de equipamentos OEM e a engenharia de luminárias baseada em aplicações.
França Os clientes não exigiram que a FH® Alloy simplesmente reproduzisse o cesto existente.
O cliente queria que analisássemos por que o projeto existente estava a deformar-se e se a estrutura podia ser melhorada.
Por conseguinte, a FH® Alloy abordou o projecto a partir da perspectiva de:
Condições de funcionamento + modos de falha existentes + requisitos de carga + viabilidade de fabrico
e converteram esta informação num novo projecto de luminárias.

Design de fixação de tratamento térmico personalizado pela liga FH®
A Wuxi Junteng Fanghu Alloy Technology Co., Ltd. (FH® Alloy) fornece soluções de engenharia e fabricação personalizadas para ferramentas de tratamento térmico, incluindo:

• Cestas de tratamento térmico
• Instalações de tratamento térmico
• Caixas de forno
• Cestas de óleo
• Instalações de fornos de carburador
• Instalações de fornos a vácuo
• Cestas de forno empilháveis
• Componentes fundidos de liga resistentes ao calor

Os clientes podem fornecer desenhos completos ou informações básicas de funcionamento.
Se uma luminária existente tiver problemas de deformação, rachaduras ou curta vida útil, a FH® Alloy também pode avaliar a estrutura existente e desenvolver um projeto otimizado.

Que informações precisamos para o projeto de fixadores?
Para um projecto de luminárias de tratamento térmico personalizado, são úteis as seguintes informações:

• Tipo de forno
• Temperatura de funcionamento
• Atmosfera do forno
• Método de apagamento
• Dimensões da zona de carga
• Carga máxima do forno
• Dimensões da peça
• Peso da peça de trabalho
• Quantidade por cesta
• Número de cestas empilhadas
• Material de fixação exigido
• Fotografias de luminárias existentes
• Localizações de falhas ou deformações existentes

Com base nestas informações, a liga FH® pode apoiar:
Revisão da aplicação → Avaliação dos materiais → Projeto estrutural → Desenho 3D → Fabricação

Sobre a liga FH®
A Wuxi Junteng Fanghu Alloy Technology Co., Ltd. (FH® Alloy) é especializada em componentes de liga resistentes ao calor e ferramentas de forno personalizadas para aplicações industriais de tratamento térmico.
A nossa gama de produtos inclui acessórios de tratamento térmico, cestas de forno, bandejas de forno, tubos radiantes, rolos de forno, componentes fundidos centrífugos e outras peças de liga de alta temperatura personalizadas.
Desenho personalizado. Ligações resistentes ao calor.