ЦФЦ уређаји за топлотну обраду

Пораст ЦФЦ уређаја у индустрији топлотне обраде

Пећи за топлотну обраду представљају значајну капиталну инвестицију, заузимају вредан фабрички простор и често служе као уско грло у производним процесима. Правилно причвршћивање компоненти је од суштинског значаја како би се осигурало да сви делови добију исправан пренос топлоте, постижу уједначене површине и механичка својства и одржавају критичне толеранције димензија.

Традиционално, ливени и ковани челици су били најчешћи материјали за причвршћивање. Међутим, њихова велика густина троши значајан део носивости пећи, ограничавајући укупни проток серије. Челик такође има висок коефицијент топлотног ширења (ЦТЕ), који током времена-након вишеструког излагања брзим циклусима загревања и хлађења-доводи до изобличења и губитка геометрије учвршћења.

Последњих година, ЦФЦ-који се обично назива композит од угљеничних влакана{1}}постао је пожељан материјал за причвршћивање за различите процесе термичке обраде, нудећи неколико кључних предности у односу на конвенционалне арматуре од ливене легуре. Најзначајније предности укључују значајно смањење тежине уређаја, што директно повећава проток серије пећи, као и ниже трошкове одржавања и одржавања због изузетне отпорности ЦФЦ-а на изобличење и његове способности да задржи облик током свог радног века.

Пре једне деценије, на ЦФЦ се још увек гледало као на егзотичну и скупу опцију за причвршћивање, са неколико компанија које поседују стручност или практично искуство да га ефикасно примене за побољшање процеса и смањење трошкова. Међутим, недавни напредак је поједноставио и производњу ЦФЦ сировина и производне процесе, док су дизајни уређаја постали поузданији и поновљивији. Као резултат тога, ЦФЦ уређаји су постали знатно приступачнији и сада нуде комерцијално одрживо решење за широк спектар примена. Упркос овом напретку, усвајање је остало релативно споро, углавном због уобичајене заблуде да ЦФЦ учвршћења немају снагу и робусност за руковање материјалом у поређењу са њиховим челичним панданима.

Данас, ЦФЦ уређаји више нису ограничени на вакуумске апликације. Развој широког спектра ЦФЦ материјала је омогућио њихову употребу у другим процесима термичке обраде, укључујући нитрирање, наугљичење гасом, карбуризацију под ниским притиском (ЛПЦ), па чак и процесе који укључују гашење уља или атмосфере ваздуха на ниским температурама (обично испод 450 степени).

Зашто изабрати ЦФЦ чвора уместо легуре ливеног челика?

Јединствена физичка и хемијска својства ЦФЦ материјала нуде значајне предности када се користе уместо фиксирања од ливене легуре-под условом да су услови процеса одговарајући.

Главне карактеристике ЦФЦ-а и њихове повезане предности у поређењу са арматурама од ливеног челика су наведене у наставку:

• ЛИГХТВЕИГХТ– ЦФЦ уређаји теже отприлике 10–20% еквивалентних инструмената од легираног челика због мање густине материјала. Ово омогућава безбедније руковање оператерима термичке обраде и побољшану ергономију. За купце који тренутно оптерећују легуре до максималног капацитета пећи, прелазак на ЦФЦ типично може повећати проток дела за 40–60% као директан резултат смањене тежине уређаја.
• ХИГХ СТРЕНГТХ– ЦФЦ је јачи од ливених легираних челика на повишеним температурама, отприлике десет пута јачи на 1000 степени. Приметно је да се јачина ЦФЦ-а повећава са температуром. Нуди супериорни капацитет-носивости на високим температурама, омогућавајући повећање нето оптерећења учвршћења до 100% у поређењу са ливеним легурама.
• НИЖИ ТРОШКОВИ ЕНЕРГИЈЕ– Мања термичка маса ЦФЦ-а омогућава брже грејање и хлађење-обично 30% брже од челичних инструмената-и захтева само једну-четвртину електричне енергије која се уноси током грејања. Ово резултира краћим циклусом пећи, смањеним оперативним трошковима, побољшаним капацитетом пећи и мање застоја машине. Док се услови оптерећења и пећи разликују, могуће је уштеде енергије до 65%.
• ДУЖИ ЖИВОТНИ ЦИКЛУС ФИКСТУРА– Животни век ЦФЦ уређаја је отприлике пет пута дужи од оних од легуре ливеног челика, првенствено због тога што су елементи од ливеног челика склони да се изобличе, пуцају и постану крхки током времена.
• МИНИМАЛАН ИЛИ НЕМА ПРЕРАДА– ЦФЦ има много нижи коефицијент термичке експанзије (ЦТЕ) од легура ливеног челика, што га чини веома отпорним на пузање и изобличење током поновљених циклуса грејања и хлађења. Може се очекивати смањење од 90% у укупном времену преправљања арматуре у поређењу са арматурама од ливеног челика, што резултира знатно нижим трошковима одржавања и одржавања. Поред тога, пошто ЦФЦ уређаји не деформишу, они су добро-погодни за аутоматизовано руковање-што је велика предност за велике објекте за топлотну обраду са великим протоком дела и више серијских пећи инсталираних у серији.
• ПОБОЉШАНА ПОУЗДАНОСТ И КВАЛИТЕТ ПРОЦЕСА– ЦФЦ нуди изузетну тачност димензија и стабилност током термичког циклуса, обезбеђујући да прибор задрже свој облик и да су сви делови правилно постављени током процеса. Правилно дизајнирани уређаји који подржавају и равномерне компоненте обезбеђују поуздану и поновљиву обраду, помажући да се доследно испуне захтеви квалитета. Насупрот томе, нестабилност и непредвидљивост арматуре од ливеног челика повремено могу довести до забачених компоненти или неправилно третираних делова који захтевају прераду или додатну обраду.

Која су ограничења ЦФЦ уређаја?

Иако је ЦФЦ одличан материјал за причвршћивање, одређени процесни услови могу ограничити његову употребу или га учинити неприкладним. То укључује:

• ЕУТЕКТИЧКЕ РЕАКЦИЈЕ– Изнад 1000 степени, ЦФЦ може бити подвргнут контактној реакцији са челичним легурама, изазивајући промену боје, нежељену карбуризацију или-у тешким случајевима-локално еутектичко топљење (заваривање делова за учвршћење). Да би се ово спречило, користе се хибридни уређаји-који комбинују ЦФЦ са керамичким компонентама-обично синтерованим алуминијумским оксидом или композитима од алуминијумских влакана{6}}. Ова керамика служи као контактне тачке за металне делове и такође може у потпуности да прекрије ЦФЦ. Алтернативно, ЦФЦ уређаји могу бити обложени топлотном баријером као што је итриј-стабилизован цирконијум цирконијум плазма спреј да би се спречиле контактне реакције. Међутим, премази имају тенденцију да се троше током времена, а учвршћења често захтевају поновни премаз, што повећава трошкове одржавања. За нове дизајне уређаја, уграђена-керамика је генерално пожељна, јер нуди јефтино-заменљиво решење за спречавање еутектичких реакција.
   
• РЕАКЦИЈА СА КИСЕОНОМ (О₂)– Када је изложен ваздуху или атмосфери{0}}које садржи кисеоник- изнад 350 степени, угљеник у ЦФЦ матрици оксидира, реагујући са кисеоником да би се формирао угљен-диоксид (ЦО₂) и сублимирајући. Ако је присутна водена пара (Х₂О), долази до оксидације изнад 700 степени, формирајући угљен моноксид (ЦО) или ЦО₂ заједно са водоником (Х₂). Да би спречиле оксидацију, многе пећи са континуалним потискивањем користе коморе за пред-оксидацију за уклањање вишка кисеоника прочишћавањем азотом и паљењем испуштеног кисеоника. У једнокоморним вакуумским пећима, кисеоник се уклања помоћу вакуум пумпи пре загревања. Приликом навођења ЦФЦ уређаја, купци морају осигурати да уређаји нису изложени ваздуху изнад 350 степени у било ком тренутку током процеса. За апликације са веома ниским концентрацијама кисеоника, могу се успешно користити импрегнирани или обложени ЦФЦ материјали. Пре{12}}производно тестирање се увек препоручује за апликације без{13}}вакума ради процене ризика од оксидације. Ово обично укључује провођење малих ЦФЦ узорака кроз цео производни процес више пута и њихово вагање након сваког циклуса. Нема губитка тежине потврђује одсуство оксидације.
   
• РЕАКЦИЈЕ СА МЕДИЈИМА– Нетретирани ЦФЦ има неку отворену порозност, што може довести до адсорпције течних медија као што су уље за гашење или раствори за прање. Импрегнирани ЦФЦ, третиран хемијском инфилтрацијом паре (ЦВИ) са фосфорном сољу, затвара ову порозност и спречава улазак течности. Овај третман такође побољшава отпорност на оксидацију. Међутим, такви разреди су ограничени на 900 степени, пошто фосфор може да исцури на вишим температурама и таложи се на површинама компоненти, смањујући површинску тврдоћу. За апликације за гашење уља, пре-производно тестирање са малим узорцима прибора и отпадним компонентама се изричито препоручује, посебно за процесе карбуризације гаса који укључују накнадно-прање и каљење на ваздуху. Пажљиву пажњу треба посветити ефикасности корака прања, јер заостало уље на ЦФЦ уређајима може да створи дим у комори за каљење или чак да се запали ако прође кроз пламену завесу. Испитне уређаје треба поновити више пута да би се проверило да ли има уља или дима. Временом, напукло уље ће на крају испунити преосталу порозност и елиминисати даље стварање дима.
   

Услови процеса и критеријуми дизајна ЦФЦ учвршћења

Када се специфицирају ЦФЦ уређаји за употребу на новој пећи или када се замењују постојећи челични елементи од ливеног челика, потребно је пажљиво размотрити услове процеса као и критеријуме дизајна уређаја. На тај начин се осигурава да ће уређај одговарати сврси и испуњавати све захтеве апликације.

Листе у наставку пружају преглед услова процеса и критеријума за дизајн уређаја који се морају прикупити и проследити нашем дизајнерском тиму како би се могао израдити почетни концепт дизајна учвршћења.

Критеријуми за дизајн уређаја и детаљи о компонентама

• Назив или референца дела за сваку компоненту која се обрађује
• ЦАД модел сваког дела који се обрађује (радо ћемо потписати НДА) или главне димензије у случају да ЦАД модел није могуће обезбедити
• Жељена оријентација компоненте за сваку компоненту (нпр. хоризонтална, вертикална, висећа итд.)
• Толеранције димензија и облика компоненти
• Густина оптерећења (размак компоненти, тачност положаја)
• Жељени капацитет носивости (делови по чвору)
• Подршка за причвршћивање компоненти (нпр. тачкасти контакти, пуне контактне позиције

Услови процеса

• Квалитет материјала за сваку обрађену компоненту (тако да можемо да проверимо хемијски састав)
• Тежина сваке обрађене компоненте
• Тип пећи (вакумска пећ, потискивач континуирана, интегрална шаржна пећ итд.)
• Пуњење пећи (пећ за пуњење са предње или доње стране? ручно или аутоматско?)
• Атмосфера пећи (вакум, ЛПЦ, гас) –Да ли атмосфера садржи кисеоник (О2)?
• Профил температуре пећи (нпр. подизање темп.xстепена у минути, држати на 1050ц и гасити до РТ)
• Средство за гашење (гашење азотом/аргоном или уљем?)
• Максималне димензије радне зоне пећи (Д к Ш к В у мм)
• Максимални капацитет пећи (Кг)
• Детаљи огњишта

· Материјал огњишта (графит, молибден, челик)

·Не. шине огњишта

· Ширина, дужина и висина огњишта (мм)

·Размак између центара шине огњишта (мм)

• Метода руковања учвршћењима (нпр. Опрема која се подиже виљушкарима или гура уздуж)
• Ако се користе виљушкари, следећи детаљи би били од помоћи:

·Не. руку виљушкара

· Дужина руке (мм)

· Ширина руке (мм)

· Фиксне или покретне руке (ако су покретне, колики је максимални размак)

• Постојећи бр. делова по учвршћењу (за арматуре од ливеног челика ако је применљиво)
• За процесе лемљења (ако је применљиво)

· Материјал лемљења

·Линија лемљења и позиција на делу/монтажи

· Ако се примењују тежине лемљења, димензије тежине и положај

Како могуКСИНГХУИ МАТЕРИЈАЛИподршка?

КСИНГХУИ МАТЕРИАЛС се специјализује за дизајн и испоруку прилагођених инструмената од композита од угљеничних влакана (ЦФЦ) који се користе за апликације на високим температурама. Наш тим инжењера материјала има богато искуство у раду у индустрији топлотног третмана и има искуство из прве руке у раду са широким спектром термичких процеса укључујући вакуумску топлотну обраду, угљеничење гаса и ниског притиска (ЛПЦ), нитрирање и феритно нитроугљичење.

Нудимо све радове на дизајну уређаја-напред и бесплатно свим клијентима без обавезе куповине.

Када дизајнирамо опрему, наш примарни фокус је увек да понудимо додатну вредност купцу, постигнемо уштеде у трошковима и на крају, смањимо време поврата улагања (РОИ). То се постиже:

• Повећано оптерећење дела по уређају
• Смањење трошкова рада пећи (енергије).
• Побољшање капацитета пећи смањењем времена циклуса процеса
• Смањење трошкова одржавања и одржавања опреме
• Нуди опрему са продуженим животним циклусом производа
• Смањење трошкова рада {0}за преправке компоненти

Наши инжењери материјала раде руку под руку са нашим дизајнерским тимом и заједно ће моћи да вас воде кроз процес одабира материјала и дизајна учвршћења како би понудили прилагођено и комерцијално одрживо решење за причвршћивање.