大型航空构件专用热氢处理炉流-热-固耦合仿真分析

采用冷壁结构设计的大型航空构件专用热氢处理炉结构复杂,多层隔热结构炉胆隔热屏板厚度极薄,导致网格划分和模拟计算十分困难。本文采用等效热阻的简化思路,在保证计算精度的前提下,将多层结构的炉胆等效为一层,节约了计算资源,实现了热氢处理炉的全尺寸流-热-固耦合仿真。评估了热氢处理炉的隔热效果,在炉温1000 ℃时,炉胆外壁面温度只有200~350 ℃,呈条纹状分布;冷壁结构设计的炉壳外层壁面温度约25 ℃,具有较好的保温隔热效果;最大热应力264 MPa,位于料台底座;拉伸性能测试表明,料台底座Q235钢经300 ℃渗氢处理后抗拉强度约为565 MPa,安全系数为2.14。本文分析了热氢处理炉的温度场、热应力场,并评估了其安全储备系数,为大型热氢处理炉全尺寸仿真提供了思路,为结构设计提供了数据支撑。     

真空炉隔热屏的材料选择

本文是真空热处理基础系列介绍的第五篇文章,内容是有关隔热屏的结构,文中详见了当今隔热屏所使用材料组成对真空炉运行和成本的影响。     

真空热处理炉的隔热屏设计及传热学分析

作为高温炉的重要组成部分,隔热屏的隔热效率直接影响到真空热处理炉的炉内温度与炉外的温度,对于真空热处理炉的整体性能有着很大的影响。因此,有必要对真空热处理炉的隔热屏结构设计以及隔热屏的热特性进行深入研究。本文基于传热学理论,根据热辐射理论以及隔热屏的工作环境要求,设计了一种真空热处理炉的隔热屏方案,并计算出各层隔热屏的温度及热流量。     

真空热处理炉瞬态传热过程有限元模拟

根据非线性有限元法,提出了一个二维真空热处理炉瞬态传热过程有限元模型.该模型考虑了辐射传热、材料热物性随温度变化和边界条件等因素的影响.利用MSC.Marc有限元软件对真空热处理炉各层间的温度分布和炉温均匀性进行了计算.分析了真空炉隔热屏各层间的传热过程.对炉温均匀性进行了实验测量,模拟结果与实验结果吻合较好.该模型的建立为真空炉的虚拟制造和真空热处理工艺的优化奠定了理论基础.     

气体压力对真空炉加热功率的影响

在真空炉内进行热处理是提高产品质量、降低工件表面污染的好办法。许多真空炉在进行热处理时要充入不同压力的氩气、氦气和氮气作介质。在低真空、中真空范围内,气体压力对炉子的加热功率有明显的影响,当炉子的金属反射隔热屏密排时更是如此。到目前为止,还没有关于低压气体对真空炉热特性之影响的总结资料。在设计真空炉时,必须估算炉子所需的加热功率,并了解对其产生影响的各种因素。本研究试图达到以下目的:研究出在不同的加热功率下,(1)低压气体对真空炉热特性的影响,(2)预测反射隔热屏辐射率的相对作用。我们研制出的实用机(MPU),是一个可移动的、具有液体淬火能力的小型真空热处     

ZD型真空渗氮炉设计及其应用研究

一、低温真空渗氮炉ZD 型低温真空渗氮炉是由炉体、供气系统、真空抽气系统及测温控温系统等炉子结构组成,如图1所示。炉子本体:炉体为园筒形卧式。炉盖2处设有隔热屏3;加热元件9安装在炉内马弗5中,在有效加热区外采用双层炉壳;绝热层4采用硅酸铝耐火纤维以增加保温效果;为了使炉罐6的温度均匀,增加炉罐前后两端的由功率;碳化硅马弗做成遮蔽式后增加了热     

保温精度测试过程中测温偶引出方法综述

1前言在保温精度（炉温均匀性）测试过程中，对于不同的炉体其测温偶冷端引出方法也不同。我们就箱式炉、并式炉、真空炉等设备在测试其保温精度时，对测温偶冷端引出方法做一综述。2不同类型炉测温仍冷端引出方法不同2．1箱式炉普通的箱式炉在制造过程中，除控温孔外，一般不备有单独的测温孔，而为引出测温偶在炉体上开测温孔又不实际。因此，对没有专门测温孔的箱式炉或并式炉，在保温精度测试过程中，测温偶通常从炉门或沪盖下引出，以箱式炉为例，见图1。在炉门下方垫以硅酸铝纤维毡，将测温偶逐根放手、引出，再用纤维毡盖在其上并将…     

新型泡沫炭纤维在国产真空炉上的应用

1前言随着真空热处理炉的日益普遍使用，真空炉的日常保养和维修工作就显得更为重要。众所周知，大多数真空炉炉室采用石墨毡作保温材料，使用几年后，由于护衬的破损，保温性能下降，就需要修补或更换炉室，否则将影响真空炉的热处理性能甚至被迫停用．如果从国外进口碳毡，价     

真空炉用哪种材料,热屏,加热原件?

用不锈钢外壳,反射屏和金属加热元件的真空炉作为实验设备的优越性是无可争议的。然而,真空炉作为一种精密的可控气氛炉,用什么材料制造一台好的炉子,在真空炉领域中存在着很多不同的见解。在理论家和着重成本的实际使用者之间意见有很大的分歧。本文将评述各种观点。最好用什么材料做壳体? 真空理论家竭力推荐用抛过光的不锈钢内壳.同时全部真空焊缝均经过抛光。理论根据是:表面光洁度愈高,凝结水蒸汽的表面积愈少。理论家们知道:除了开始加热工     

一种改进的碳化硅冶炼炉

本文介绍了一种改进了的碳化硅冶炼炉.我们采用隔热墙结构代替原炉墙两侧的保温料,隔热墙结构设计为积木式;炉体整体下沉至水平面以下,以利于保温和装卸炉操作;加宽炉体,缩短炉长.对炉体改进前后的碳化硅品质及耗电量进行了分析对比,结果表明改进后的冶炼炉生产的SiC纯度提高,电耗减少,每吨下降150kWh.     

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.     

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...     

基于线性自抗扰控制的高频真空感应炉温度控制

真空感应炉是对金属材料进行热处理工艺的一种高效设备。在感应加热系统中,温度的高低直接影响着加热物料的质量好坏。而如何实现加热温度的精确控制,是控制系统需要解决的关键问题。目前,大部分的温度系统仍使用PID控制方法,但PID控制中的控制参数一旦确定就只能适应一个系统,这就导致了该方法具有较差的抗干扰能力,影响了系统的控制精度以及控制速度。为了改善上述PID控制的缺点,通过在真空感应炉上进行数据采集,并应用MATLAB对系统进行辨识,提出了真空感应炉的温度控制系统的线性自抗扰控制策略。设计了用来对系统的状态及总扰动进行实时观测并给予补偿的线性扩张状态观测器,求取控制器参数的收敛范围,应用劳斯判据对系统的稳定性进行分析。最后,应用MATLAB进行设定值跟踪和抗干扰能力仿真,仿真结果表明:LADRC比传统的PID控制系统具有更快的响应速度以及控制精度,且鲁棒性更优。     

热处理炉炉衬结构与节能效果分析

介绍了计算机辅助热处理炉衬设计软件LDF02的功能。分析了炉衬热流密度、炉膛内壁温度、环境温度、环境风速和金属构件等因素对炉表温升的影响。分析了4种结构炉衬的保温和节能效果     

节能和高效率的离子渗氮炉设计

针对国内离子渗氮炉使用中常见的问题,从减少炉壁散热损失、增加底座承重能力、提高电极连接可靠性等方面提出了改进设计方案.新的设计中取消了大部分的炉壁冷却水夹层,增加了真空隔热层,升温时减少热量损失,降温时充入氮气强制对流冷却,配合快速冷却装置,增加导热系数,加快工件冷却速度.采用圆弧型封头底座,增大炉体承重能力,并改善气体流动的均匀性.输电阴极采用迷宫式屏蔽结构,作为绝缘体的熔铸云母全部屏蔽在钢制外罩之内,不会因放电而损坏;阴极与底座之间采用可靠的密封方式,长期使用不漏气.实际使用表明,新型离子渗氮炉可大大降低热量损失,增加承重能力,维护保养方便;输电阴极使用三年不用拆卸,工作稳定可靠,劳动生产率比常规的离子渗氮炉提高30%.     

基于Fluent的真空固溶热处理炉内温度场流体场分析

基于有限元模拟仿真方法,对真空气淬热处理炉热区的温度场和流体场进行精细模拟,并模拟出空载、只装载料框和装载叶片的3种不同实际生产过程中可能遇到的情况的温度场和流体场。通过采用9点测温的方法,监测出有效加热区的温度变化趋势。同时,对不同部位的流速场进行监测。并结合实测数据,总结出温度变化规律以及温度场-流速场之间的耦合关系。为总结出热区温度-流速变化规律与分布状况,以及未来实现真空热处理的精密调控打下基础。     

真空热处理技术的新近进展及其发展趋势

近年来，国内外真空热处理设备和技术在迅速发展。国内研发了WZDGQ30型单室高压气淬真空炉、WZGQ型对流加热高压气淬真空炉和WZLQH型铝钎焊真空炉；国外研发了燃气真空炉，半连续和连续式真空炉，流态化真空炉，多用途真空炉，高温超高压真空炉，真空烧结炉和真空炉生产线等。本文简单介绍了上述设备，并提出了真空热处理技术的发展趋势。     

真空热处理炉布料矩阵优化仿真分析

为了获得更高的加热效率和更好的温度均匀性,采用有限元软件建立了真空热处理炉加热过程仿真模型,并耦合PID算法用于温度控制。通过与实测温度对比,验证了仿真模型的准确性。借助该模型,模拟研究了布料矩阵对两种典型形状零件在真空热处理炉内加热特性的影响。模拟装炉时基于零件几何形状特征,对圆棒形工件采用顺排、叉排和环形排列3种形式,对圆盘形工件采用横排式和竖排式。研究结果表明:尽管零件形状和数量相同,但是随着布料矩阵的变化,加热效率和温度均匀性都会改变。对于圆棒形工件,采用环形排列不仅可以提高内部工件的加热速率,而且相较于叉排式可以将最大温差减小36 ℃;对于圆盘形工件,由水平式改为竖直式布料可以将最大温差由248 ℃减小至171 ℃。     

燃气式真空热处理炉技术研究开发及应用

本文概论述了燃气式真空炉技术的发展概况，重点阐述了燃气式真空炉的主要炉型，结构及特点，以及蓄热式辐射管燃气真空炉技术的特点，HTAC烧嘴结构，炉内温度分布，热平衡计算和NOx特性等，同时简介了电炉和燃气真空炉的技术经济效益比较，并对我国高温空气燃烧技术和天然气燃气处理技术设备的研究开发和推广应用进行了探讨。