真空炉内温度场的模拟及真空加热工艺评估

建立了三维真空热处理炉瞬态温度场的数值模型。对H13热作模具钢进行了真空加热过程的瞬态温度场数值模拟。评估了加热温度、加热速率、工件尺寸以及装炉方式对真空加热过程中温度场分布的影响,获得了不同条件下工件加热的滞后时间,为制订不同零件的真空热处理工艺提供参考。     

真空热处理炉的形式和构成材料

真空热处理炉由发热体和筑炉材料决定使用的气体、温度及其对工件的影响。使用立式或卧式真空炉,要根据工件的形状、变形、支撑方法、装卸方式、平台面积等选择。加热方法一般使用最实用的间接电阻加热方式。按照发热体在真空容器的外部和内部,真空热处理炉可分为外热炉和内热炉,下面对其叙述。     

转底式保护气氛加热炉的设计简介

转底式热处理炉是一种供连续生产使用的热处理设备。丰东公司研制开发的转底式保护气氛加热炉可以在可控气氛下进行零件的淬火加热、渗碳、碳氮共渗等多种热处理工艺,对于那些经常改变尺寸和形状的工件的热处理也很适用。并特别适用于配用淬火压床、进行盘形零件的压淬。     

真空热处理炉传热的三维数值模拟

为了分析真空热处理炉内加热工件的温度场,将包括工件在内的整个真空热处理炉作为模拟对象建立了一个三维的数值模型.该模型集成了一个控制炉温的PID模块,并且考虑了热物性参数的非线性因素.基于一商业软件,对工件、真空热处理炉的隔热层、加热管等的瞬态传热过程进行了数值模拟,并与实测值进行了对比,两者基本吻合.最后,根据模拟结果提出了优化的加热工艺参数.     

细长轴类零件的真空高压气淬工艺

采用具有交替吹风功能的立式真空高压气淬炉(LZGQ80)对Cr12Mo1V1细长轴(长径比高达25～35)进行了气淬试验,研究了气淬工艺对工件表面温度分布的影响,以及工件表面温度分布对变形量的影响,为此类零件的淬火工艺研究奠定了基础。试验表明,交替吹风形式的真空高压气淬技术能够减小细长轴类零件的两端温差,改善温度分布,解决淬火均匀性和变形控制的问题。     

真空渗碳炉加热室温度场数值模拟与分析

加热室是真空渗碳炉的核心部分。炉温均匀性及工件加热效率等参数是衡量真空炉性能的重要指标,加热室设计直接影响炉子的使用性能和生产效率。本文基于有限元计算平台,建立真空渗碳炉加热过程的数学模型,对不同加热室参数及整体输出负荷下的温度场进行模拟及预测,确定了加热管数量、加热管外径及整体输出负荷对工件温度均匀性及加热效率的影响规律。结果表明:适当地增加加热管数量、合理选择加热管外径和整体输出负荷能提高工件的加热速率,降低工件的温差。     

GH4169合金件真空时效过程数值模拟

以VR6072型真空热处理炉为例,建立了一个二维真空热处理炉非线性有限元模型,该模型考虑了辐射传热和材料热物性随温度变化等非线性因素的影响.利用有限元软件MSC.Marc对GH4169合金件真空时效过程中的瞬态温度场变化进行了模拟计算,预测了工件真空热处理过程加热滞后时间,对整个温度场变化过程进行了试验测量,模拟结果和试验结果吻合较好,为真空热处理虚拟生产和工艺参数优化提供了理论依据.     

新型离子化学热处理多用途炉通过技术鉴定

中船总公司第十二研究所研制成功的LHR30—30—9型离子化学热处理炉是我国第一台生产型新型离子化学热处理多用途炉。总功率为60kW,采用辉光加热和电阻加热两套互不干扰的加热方式;最高使用温度可达950℃;并实现自动控温;控温准确度高,炉温均匀,在600℃时温差     

热处理炉炉膛温度与工件温度的对比分析

对于周期式热处理炉,炉膛内温度与工件实际温度可能存在一定的差异。为研究炉膛内温度与工件实际温度的差异,以及炉温整体的均匀性,进行了对比试验及研究。经过试验及分析,发现热处理炉满足炉温均匀性的要求,工件的恒温温度和恒温时间可达到工艺要求,但工件温度滞后于炉膛温度。     

Deformation Mechanism of TA15 Shells in Hot Shear Spinning under Various Load Conditions

采用考虑了各种热效应而建立的TA15钛合金加热剪切旋压多场耦合模型,研究揭示了TA15钛合金在各种热载荷和机械载荷条件下的变形机制.结果表明,高的工件加热温度和芯模预热温度可以减小工件厚向温度梯度,偏离率对变形区厚向温差的影响复杂,对贴模性影响显著且大的偏离率会恶化贴模性.工件和旋轮间的摩擦对温度差有显著影响.增加旋轮进给比会加大厚向温差但有助于贴模性的改善,这与冷旋的结果相反.大的旋轮安装角有助于减小厚向温差和改善贴模性.     

碳化硅真空烧结炉温度场数值模拟与系统优化

为了提高碳化硅真空烧结炉加热系统的加热效率和温度均匀性,以ZSD4.5-1150C真空高温烧结炉为参考建模,采用Ansys Fluent软件、DO辐射模型,模拟了空载状态下真空烧结炉的瞬态温度分布规律,并与实测数据进行对比,最大误差在10%以内。在此基础上,进一步研究加热速率、加热管直径、加热管与有效加热区间距对加热系统温度分布特性及加热效率的影响,并对加热系统进行优化。结果表明,适当增大加热速率和加热管直径,可有效提高加热系统的加热效率和温度均匀性,加热管与有效加热区间距对加热系统性能影响不大;具体优化方案为加热速率9 K/min、加热管直径ø45 mm、加热管与有效加热区间距50 mm,优化后系统加热时间减少了60 min,加热效率提高了30%,温度均匀性满足工艺要求。     

热氢处理炉真空加热温度场数值模拟与分析

钛合金热氢处理技术是利用氢在钛合金中的可逆化作用,改善钛合金微观组织与机加工性能的一种新技术。其中,热氢处理炉是钛合金加热渗氢、脱氢的重要设备,加热均匀性和加热效率是加热室设计过程中需考虑的关键技术,会直接影响钛合金热氢处理过程中的效率和质量。针对适用于钛合金的热氢处理炉进行真空加热过程温度场数值模拟分析,建立真空加热数学模型,对空载状态下的数值模拟和试验结果进行比较,二者基本相符,在此基础上深入研究了负载状态下加热功率、发热带宽度等设计参数对加热均匀性和加热效率的影响。结果表明:选择合理的加热功率、发热带宽度能够适当提高加热效率和加热均匀性。     

铝板在双面喷流加热和辊底摆动过程中的温度均匀性

基于辊底式铝板淬火炉加热工艺,针对板材双面多喷口气体喷流换热与内部导热的耦合问题,建立了板材喷流加热过程数理模型,研究了喷口排布、热风流量、铝板厚度和辊底摆动周期对板材表面换热及板温均匀性的影响。结果表明,喷口垂直喷流的换热效果优于倾斜喷流;垂直喷流时喷口以1/4间距错排布置时,铝板表面温度均匀性最好;喷流造成的铝板表面温度不均匀主要集中在加热前期,易造成板材的变形,且对于薄板更加显著;可采用较小的热风流量及较短的辊底摆动周期以改善铝板表面温度均匀性,减小材料的应力和应变。     

提高台车热处理炉炉温均匀性的技术改造

将台车热处理炉的加热方式由燃气加热改为电加热,采取相关的措施使炉温均匀性达到±5℃.     

“FULGURA MULTIFLUX”真空钎焊及高压气淬炉

对以CFC（碳－碳复合材料）为加热元件的真空钎焊高压气淬炉进行了试验，对不同加热条件的温度均匀性进行了比较。     

渗氮炉内流速场的数值模拟

为了研究渗氮炉内气体的分布状态,建立了三维湍流数学模型,应用计算流体动力学(CFD)的方法分别得到了渗氮炉空炉和加入工件时的气体速度分布.该渗氮炉空炉时工作区域内气体速度比较均匀,工件加入后渗氮炉内流速场变化很大,因此对于不同形状和炉内不同位置的工件,需要分别模拟计算各自的速度场.同时用数字涡轮风速仪对炉内的气体流速进行了测量,测量结果与模拟计算结果基本吻合,所以该数值模拟方法可以作为热处理工艺和热处理炉型优化设计预测的依据.     

BBH预抽真空型气体渗碳炉的研制

介绍了新研制的预抽真空式可控气氛气体渗碳炉。该炉的前室为真空室,工件进炉后,对前室进行预抽真空,然后通入氮气,工作在氮气或滴注式气氛的保护下完成加热或淬火,实现了无氧化加热,消除了前室爆炸的危险,克服了进、出炉过程中火帘燃烧带来的热量和ＣＯ２气体排放的缺陷。加热室采用圆形炉膛结构,增加了气氛流动的合理性,提高了炉膛有效加热区内的温度均匀性。停炉时,没有炉膛氧化现象,大大减少了再次开炉时的炉膛时效时间,节省了能源,提高了设备的效率。     

真空炉隔热屏保温效果的数值仿真

金属炉胆的真空炉主要用于处理一些对真空气氛要求较高的金属产品,炉胆的隔热屏制造成本较高并且不易改动。通过对WZDGQ-40型真空炉的金属隔热屏保温效果进行仿真研究,得到每层隔热屏的温度场情况。结果表明,调整中间两发热带的距离为200 mm时,炉胆外层温度降低80 ℃。合理的发热带宽度和发热带间距能够较好提高炉胆的保温效果,为今后该类型装备制造提供一定的参考价值。     

Twice reverse shape memory effect in CuZnAl shape memory alloy

The variations of the shape memory effects in the Cu-13Zn-15Al(mole fraction, %) alloy upon successive heating (the rate of heating is 5℃/min) have been studied by means of ρ-T curve , shape memory effect measurement, optical metallographical observation and X-ray diffraction. The first abnormal reverse shape memory effect occurs when the tested alloy is heated to the temperature below 320℃ ; when it is heated to the temperature between 320℃ and 450℃, the forward shape memory effect occurs; in the two stages, the shape of the sample remains the same as that in the furnace when it is taken out from the furnace and air-cooled; when the tested alloy is heated to the temperature above 450℃, the shape of the sample remains unchanged during heating, but the second reverse shape memory effect occurs after it is air-quenched.