一چراسینی درمان گرماباید در برابر دماهای بالا مقاوم باشد؟
سینی درمان حرارتی، دستگاه اصلی حمل قطعه کار برای گرمایش، حفظ گرما، خنک سازی و سایر فرآیندهاست.مقاومت آن در برابر دمای بالا توسط نیازهای اساسی و موقعیت عملکردی فرآیند درمان حرارتی تعیین می شوددلایل خاص این است:
1. الزامات محیط با دمای بالا در فرآیند درمان گرما
فرآیندهای اصلی درمان حرارتی (مانند خنک کردن، گرم کردن، نرمال کردن، تند کردن و غیره) باید در محیط با دمای بالا انجام شود، به عنوان مثال:
دمای خنک کننده مواد فولادی معمولا 800 ~ 1200 °C است (مانند دمای خنک کننده فولاد کربن متوسط حدود 840 °C است ،و دمای خنک شدن فولاد با سرعت بالا می تواند به 1220 درجه سانتیگراد برسد);
دمای درمان محلول از آلیاژ آلومینیوم حدود 500 تا 600 درجه سانتیگراد است.
دمای فرآیند درمان حرارتی خلاء، کاربوریزاسیون و غیره نیز به طور کلی در محدوده 500 ~ 1000 °C است.
سینی باید در تماس مستقیم با کوره یا محیط با دمای بالا باشد. اگر ماده در برابر دمای بالا مقاوم نباشد، به سرعت اکسید می شود، نرم می شود، تغییر شکل می دهد یا حتی ذوب می شود.باعث سقوط قطعه کار می شود.، خرابی فرآیند یا آسیب به تجهیزات.
2الزامات ثبات برای قرار دادن قطعات کار
وزن قطعه کار در دمای بالا بار مداوم را بر روی سینی اعمال می کند.اگر قدرت مواد سینی با افزایش دمای به طور قابل توجهی کاهش یابد (مانند کاهش ناگهانی در قدرت فولاد معمولی بیش از 400 °C)، سقوط ساختاری ممکن است رخ دهد که باعث خراب شدن قطعه کار یا یک حادثه ایمنی شود.
به عنوان مثال، در کوره درمان گرما مداوم، سینی باید برای مدت طولانی با کمربند حمل و نقل به جلو و عقب حرکت کند.مقاومت در برابر خزیدن در دمای بالا (توانایی مواد برای تغییر شکل به آرامی تحت بار ثابت) کلید اطمینان از ثبات است.
3الزامات مقاومت در برابر اکسیداسیون و خوردگی
در یک محیط با دمای بالا، اکسیژن در هوا، گاز محافظ در کوره (مانند CO، CO2 در اتمسفر کاربوری) یا محیط خنک کننده (مانند حمام نمک،روغن) به صورت شیمیایی با مواد سینی واکنش نشان می دهد.، که منجر به پوست آکسید و تشکیل حفره های خوردگی می شود.
مقیاس اکسید پوست می تواند سطح قطعه را آلوده کند یا لوله های کوره را مسدود کند و خوردگی باعث تضعیف قدرت سینی می شود.مواد مقاوم در برابر دمای بالا (مانند فولاد ضد زنگ و آلیاژ های مبتنی بر نیکل) معمولا ثبات فیلم آنتی اکسیدان و مقاومت در برابر خوردگی بهتر دارند.
4تقاضای اقتصادی برای استفاده مجدد
درمان حرارتی یک فرآیند دسته است و سینی نیاز به بارها و بارها در و خارج ازکوره های با دمای بالااگر ماده در برابر دماهای بالا مقاوم نباشد، تعویض مکرر سینی ها باعث افزایش هزینه های تولید (مانند زمان توقف و هزینه های مصرفی) می شود.
به عنوان مثال، یک سینی ساخته شده از فولاد کربن معمولی می تواند پس از صدها چرخه دمای بالا خراب شود، در حالی که سینی مقاوم در دمای بالا می تواند ده ها هزار بار استفاده شود.با هزینه کلی پایین تر.
二حداکثر دمایی که یک سینی درمان گرما می تواند تحمل کند چیست؟
حداکثر دمایی که سینی می تواند تحمل کند بستگی به نوع ماده و ترکیب خاص دارد. محدوده دمایی مواد رایج به شرح زیر است:
موارد افراطی در سناریوهای خاص
سینی های آلیاژ درجه حرارت بالا در صنعت هوافضا: با استفاده از آلیاژ های تک کریستالی مبتنی بر نیکل (مانند Rene N5 که توسط ناسا توسعه یافته است)که می توانند برای استفاده کوتاه مدت در دمای بالاتر از 1400°C استفاده شوند و برای درمان گرما درجه فوق العاده بالای قطعات موتور هواپیما استفاده می شوند، اما هزینه اش خیلی بالاست
سینی از مواد ترکیبی: مانند اسکلت فلزی + پوشش سرامیکی (مانند پوشش ZrO2) ،می توانند با استفاده از طراحی گرادینتی در دمای بالاتر از 1500 درجه سانتیگراد مقاومت کنند و در شرایط سخت کاری (مانند پردازش مواد هسته ای) استفاده می شوند..
三عوامل دیگر تاثیرگذار برمقاومت در برابر دماهای بالا در سینی ها
سرعت گرمایش و زمان عایق بندی:
گرم کردن سریع (مانند گرم کردن بیش از 50 درجه سانتیگراد در دقیقه) فشار حرارتی مواد را افزایش می دهد و ممکن است باعث ترک شود.عایق بندی طولانی مدت (مانند استفاده مستمر برای بیش از 10 ساعت) باعث شلوغی مواد می شود.
اتمسفر
اتمسفر کاهش (مانند H2) ، اتمسفر کاربوری (مانند CO) یا اتمسفر حاوی گوگرد مقاومت دمایی واقعی سینی را کاهش می دهد.اینکونل 601 می تواند در اکسیژن خالص در 1250 درجه سانتی گراد مقاومت کند، اما ممکن است در یک جو حاوی گوگرد به زیر 1100 ° C کاهش یابد.
وضعیت سطح:
اگر روغن و سنگ بر روی سطح سینی جمع شود، نقاط داغ محلی ایجاد می شود و تخریب مواد را تسریع می کند. تمیز کردن منظم سطح می تواند عمر خدمت را افزایش دهد.
4چگونه یکسینی مقاوم در برابر دمای بالا?
مواد را با توجه به دمای فرآیند تطبیق دهید:
اگر دمای فرآیند ≤1000°C باشد، می توان فولاد ضد زنگ 310S را انتخاب کرد.
اگر دمای آن 1000 تا 1300 درجه سانتیگراد باشد، آلیاژ های نیکل (مانند Inconel 601) یا آلیاژ های آهن، کروم و آلومینیوم ترجیح داده می شوند.
سناریوهای دمای فوق العاده بالا (>1300°C) نیاز به مواد سرامیکی، گرافیت یا کامپوزیت دارند.
تعداد چرخه ها و بارها را در نظر بگیرید:
سناریوهای بارگذاری بالا و فرکانس چرخه بالا (مانند خطوط تولید مستمر) به مواد با مقاومت کششی بالا (مانند Inconel 718) نیاز دارند.
تمرکز بر عملکرد هزینه و هزینه نگهداری:
سینی های سرامیکی هزینه های اولیه بالایی دارند، اما عمر طولانی دارند و نیاز به نگهداری مکرر ندارند؛ سینی های فلزی هزینه های کمتری دارند، اما نیاز به بازرسی منظم برای اکسیداسیون و تغییر شکل دارند.
از تجزیه و تحلیل فوق می توان دید که مقاومت در برابر دمای بالا عملکرد اصلی سینی های درمان حرارتی است.و دمای مرزی آن توسط طراحی علمی ماده تعیین می شود.در کاربردهای عملی، لازم است که شرایط فرآیند، اقتصاد و قابلیت اطمینان را به طور جامع انتخاب کنیم.
一چراسینی درمان گرماباید در برابر دماهای بالا مقاوم باشد؟
سینی درمان حرارتی، دستگاه اصلی حمل قطعه کار برای گرمایش، حفظ گرما، خنک سازی و سایر فرآیندهاست.مقاومت آن در برابر دمای بالا توسط نیازهای اساسی و موقعیت عملکردی فرآیند درمان حرارتی تعیین می شوددلایل خاص این است:
1. الزامات محیط با دمای بالا در فرآیند درمان گرما
فرآیندهای اصلی درمان حرارتی (مانند خنک کردن، گرم کردن، نرمال کردن، تند کردن و غیره) باید در محیط با دمای بالا انجام شود، به عنوان مثال:
دمای خنک کننده مواد فولادی معمولا 800 ~ 1200 °C است (مانند دمای خنک کننده فولاد کربن متوسط حدود 840 °C است ،و دمای خنک شدن فولاد با سرعت بالا می تواند به 1220 درجه سانتیگراد برسد);
دمای درمان محلول از آلیاژ آلومینیوم حدود 500 تا 600 درجه سانتیگراد است.
دمای فرآیند درمان حرارتی خلاء، کاربوریزاسیون و غیره نیز به طور کلی در محدوده 500 ~ 1000 °C است.
سینی باید در تماس مستقیم با کوره یا محیط با دمای بالا باشد. اگر ماده در برابر دمای بالا مقاوم نباشد، به سرعت اکسید می شود، نرم می شود، تغییر شکل می دهد یا حتی ذوب می شود.باعث سقوط قطعه کار می شود.، خرابی فرآیند یا آسیب به تجهیزات.
2الزامات ثبات برای قرار دادن قطعات کار
وزن قطعه کار در دمای بالا بار مداوم را بر روی سینی اعمال می کند.اگر قدرت مواد سینی با افزایش دمای به طور قابل توجهی کاهش یابد (مانند کاهش ناگهانی در قدرت فولاد معمولی بیش از 400 °C)، سقوط ساختاری ممکن است رخ دهد که باعث خراب شدن قطعه کار یا یک حادثه ایمنی شود.
به عنوان مثال، در کوره درمان گرما مداوم، سینی باید برای مدت طولانی با کمربند حمل و نقل به جلو و عقب حرکت کند.مقاومت در برابر خزیدن در دمای بالا (توانایی مواد برای تغییر شکل به آرامی تحت بار ثابت) کلید اطمینان از ثبات است.
3الزامات مقاومت در برابر اکسیداسیون و خوردگی
در یک محیط با دمای بالا، اکسیژن در هوا، گاز محافظ در کوره (مانند CO، CO2 در اتمسفر کاربوری) یا محیط خنک کننده (مانند حمام نمک،روغن) به صورت شیمیایی با مواد سینی واکنش نشان می دهد.، که منجر به پوست آکسید و تشکیل حفره های خوردگی می شود.
مقیاس اکسید پوست می تواند سطح قطعه را آلوده کند یا لوله های کوره را مسدود کند و خوردگی باعث تضعیف قدرت سینی می شود.مواد مقاوم در برابر دمای بالا (مانند فولاد ضد زنگ و آلیاژ های مبتنی بر نیکل) معمولا ثبات فیلم آنتی اکسیدان و مقاومت در برابر خوردگی بهتر دارند.
4تقاضای اقتصادی برای استفاده مجدد
درمان حرارتی یک فرآیند دسته است و سینی نیاز به بارها و بارها در و خارج ازکوره های با دمای بالااگر ماده در برابر دماهای بالا مقاوم نباشد، تعویض مکرر سینی ها باعث افزایش هزینه های تولید (مانند زمان توقف و هزینه های مصرفی) می شود.
به عنوان مثال، یک سینی ساخته شده از فولاد کربن معمولی می تواند پس از صدها چرخه دمای بالا خراب شود، در حالی که سینی مقاوم در دمای بالا می تواند ده ها هزار بار استفاده شود.با هزینه کلی پایین تر.
二حداکثر دمایی که یک سینی درمان گرما می تواند تحمل کند چیست؟
حداکثر دمایی که سینی می تواند تحمل کند بستگی به نوع ماده و ترکیب خاص دارد. محدوده دمایی مواد رایج به شرح زیر است:
موارد افراطی در سناریوهای خاص
سینی های آلیاژ درجه حرارت بالا در صنعت هوافضا: با استفاده از آلیاژ های تک کریستالی مبتنی بر نیکل (مانند Rene N5 که توسط ناسا توسعه یافته است)که می توانند برای استفاده کوتاه مدت در دمای بالاتر از 1400°C استفاده شوند و برای درمان گرما درجه فوق العاده بالای قطعات موتور هواپیما استفاده می شوند، اما هزینه اش خیلی بالاست
سینی از مواد ترکیبی: مانند اسکلت فلزی + پوشش سرامیکی (مانند پوشش ZrO2) ،می توانند با استفاده از طراحی گرادینتی در دمای بالاتر از 1500 درجه سانتیگراد مقاومت کنند و در شرایط سخت کاری (مانند پردازش مواد هسته ای) استفاده می شوند..
三عوامل دیگر تاثیرگذار برمقاومت در برابر دماهای بالا در سینی ها
سرعت گرمایش و زمان عایق بندی:
گرم کردن سریع (مانند گرم کردن بیش از 50 درجه سانتیگراد در دقیقه) فشار حرارتی مواد را افزایش می دهد و ممکن است باعث ترک شود.عایق بندی طولانی مدت (مانند استفاده مستمر برای بیش از 10 ساعت) باعث شلوغی مواد می شود.
اتمسفر
اتمسفر کاهش (مانند H2) ، اتمسفر کاربوری (مانند CO) یا اتمسفر حاوی گوگرد مقاومت دمایی واقعی سینی را کاهش می دهد.اینکونل 601 می تواند در اکسیژن خالص در 1250 درجه سانتی گراد مقاومت کند، اما ممکن است در یک جو حاوی گوگرد به زیر 1100 ° C کاهش یابد.
وضعیت سطح:
اگر روغن و سنگ بر روی سطح سینی جمع شود، نقاط داغ محلی ایجاد می شود و تخریب مواد را تسریع می کند. تمیز کردن منظم سطح می تواند عمر خدمت را افزایش دهد.
4چگونه یکسینی مقاوم در برابر دمای بالا?
مواد را با توجه به دمای فرآیند تطبیق دهید:
اگر دمای فرآیند ≤1000°C باشد، می توان فولاد ضد زنگ 310S را انتخاب کرد.
اگر دمای آن 1000 تا 1300 درجه سانتیگراد باشد، آلیاژ های نیکل (مانند Inconel 601) یا آلیاژ های آهن، کروم و آلومینیوم ترجیح داده می شوند.
سناریوهای دمای فوق العاده بالا (>1300°C) نیاز به مواد سرامیکی، گرافیت یا کامپوزیت دارند.
تعداد چرخه ها و بارها را در نظر بگیرید:
سناریوهای بارگذاری بالا و فرکانس چرخه بالا (مانند خطوط تولید مستمر) به مواد با مقاومت کششی بالا (مانند Inconel 718) نیاز دارند.
تمرکز بر عملکرد هزینه و هزینه نگهداری:
سینی های سرامیکی هزینه های اولیه بالایی دارند، اما عمر طولانی دارند و نیاز به نگهداری مکرر ندارند؛ سینی های فلزی هزینه های کمتری دارند، اما نیاز به بازرسی منظم برای اکسیداسیون و تغییر شکل دارند.
از تجزیه و تحلیل فوق می توان دید که مقاومت در برابر دمای بالا عملکرد اصلی سینی های درمان حرارتی است.و دمای مرزی آن توسط طراحی علمی ماده تعیین می شود.در کاربردهای عملی، لازم است که شرایط فرآیند، اقتصاد و قابلیت اطمینان را به طور جامع انتخاب کنیم.
