Cách chọn giỏ xử lý nhiệt phù hợp: Vật liệu, thiết kế và phương pháp thực hành tốt nhất cho mọi ứng dụng lò

Giỏ xử lý nhiệt phù hợp là giỏ phù hợp với nhiệt độ quy trình cụ thể, không khí, hình dạng bộ phận và trọng lượng tải — không có giải pháp chung nào và việc sử dụng sai giỏ sẽ tốn tiền do hỏng hóc sớm, hư hỏng bộ phận và chu trình nhiệt không đều. Giỏ xử lý nhiệt (còn gọi là giỏ lò, khay xử lý nhiệt hoặc vật cố định nhiệt độ cao) là một thùng chứa được chế tạo hoặc đúc dùng để giữ, vận chuyển và định vị các bộ phận kim loại trong các hoạt động xử lý nhiệt bao gồm ủ, làm cứng, cacbon hóa, thấm nitơ, ủ và thiêu kết. Hướng dẫn này bao gồm mọi loại giỏ chính, hợp kim được sử dụng để chế tạo chúng, cách tính toán khả năng chịu tải và cách kéo dài tuổi thọ sử dụng trong môi trường lò nung đòi hỏi khắt khe.

Giỏ xử lý nhiệt là gì và tại sao nó lại quan trọng?

A giỏ xử lý nhiệt là một thiết bị cố định được thiết kế có mục đích đảm bảo các bộ phận được tiếp xúc đồng đều với không khí và nhiệt độ của lò trong khi được chứa an toàn trong quá trình xử lý, làm nguội và chuyển giữa các giai đoạn của quy trình. Nếu không có giỏ được thiết kế phù hợp, các bộ phận sẽ xếp chồng lên nhau không đều trên lò sưởi, cản trở sự lưu thông khí, tiếp xúc với các bề mặt làm ô nhiễm hoặc che khuất chúng khỏi nhiệt và tạo ra các điều kiện không an toàn trong quá trình ngâm trong bể dập tắt.

Trường hợp kinh tế cho việc lựa chọn giỏ đúng là trực tiếp. Một giỏ xử lý nhiệt phù hợp trong lò cacbon hóa hoạt động ở nhiệt độ 1.700°F (927°C) có thể đạt được 500–800 chu kỳ nhiệt trước khi thay thế. Một chiếc giỏ được làm từ hợp kim không phù hợp hoặc có thiết kế sai cho quy trình đó có thể bị hỏng trong khoảng 50–100 chu kỳ - chênh lệch từ 5 × đến 8 × trong chi phí xử lý mỗi bộ phận hoàn toàn do lựa chọn vật cố định. Đối với một cơ sở sản xuất hoạt động ba ca, sáu ngày một tuần, sự khác biệt đó tương đương với hàng chục nghìn đô la hàng năm chỉ tính riêng chi phí thay thế giỏ hàng, trước khi tính đến sản lượng bị mất do bảo trì đột xuất.

Giỏ xử lý nhiệt phục vụ đồng thời bốn chức năng:

• ngăn chặn - giữ các bộ phận lại với nhau thành một mẻ thông qua các giai đoạn nung, làm nguội và rửa
• Định vị - các bộ phận định hướng để tiếp xúc với không khí và nhiệt độ đồng đều trên tất cả các bề mặt
• Quản lý khối lượng nhiệt - hoạt động như một bộ đệm nhiệt hoặc dây dẫn nhiệt được kiểm soát tùy theo thiết kế
• Bảo vệ cơ khí - ngăn chặn sự tiếp xúc giữa các bộ phận gây ra hư hỏng bề mặt, các vết mềm hoặc biến dạng trong quá trình tôi

6 loại giỏ xử lý nhiệt chính và ứng dụng của chúng

1. Giỏ lưới thép

Giỏ xử lý nhiệt bằng lưới thép là thiết kế linh hoạt và được sử dụng rộng rãi nhất, mang lại sự lưu thông không khí tuyệt vời để cacbon hóa, thấm nitơ và ủ các bộ phận vừa và nhỏ ở nhiệt độ lên tới khoảng 2.000°F (1.093°C). Cấu trúc lưới mở - thường được dệt từ dây hợp kim nhiệt độ cao với khẩu độ hình vuông hoặc hình chữ nhật từ 1/4 inch đến 2 inch - cho phép không khí lò, nhiệt bức xạ và môi trường làm nguội tiếp cận đồng thời tất cả các bề mặt bộ phận. Giỏ lưới có sẵn ở dạng hình chữ nhật, hình trụ và hình học tùy chỉnh và có thể được chế tạo với các bức tường bên vững chắc kết hợp với sàn lưới hoặc dưới dạng lưới mở hoàn toàn trên tất cả các bề mặt.

• Quy trình tốt nhất: Carburizing, carbonitriding, thấm nitơ khí, ủ, bình thường hóa, ủ
• Phạm vi nhiệt độ: Lên đến 2.000°F (1.093°C) ở hợp kim tiêu chuẩn; lên tới 2.200°F (1.204°C) trong hợp kim niken cao
• Khả năng chịu tải: Thông thường 200–2.000 lbs tùy thuộc vào thước dây, khẩu độ mắt lưới và kích thước giỏ
• Điểm yếu: Độ cứng kết cấu thấp hơn so với giỏ tấm đúc hoặc chế tạo; lưới có thể bị biến dạng dưới tải rất nặng hoặc tập trung

2. Giỏ thanh hoặc thanh được chế tạo

Giỏ thanh hoặc thanh được chế tạo cung cấp độ cứng kết cấu cao hơn so với thiết kế lưới thép và được ưu tiên cho các tải nặng, các bộ phận lớn và các ứng dụng trong đó cầu nối khẩu độ lưới sẽ cho phép các bộ phận nhỏ rơi qua. Chúng được làm từ thanh tròn đặc hoặc rỗng, thanh vuông hoặc thanh phẳng được hàn thành dạng lưới hoặc dạng bậc thang. Khoảng cách giữa các thanh - thường là từ 1 đến 4 inch - có kích thước theo kích thước nhỏ nhất của các bộ phận đang được xử lý. Đối với các bộ phận có kích thước tối thiểu là 2 inch, khoảng cách thanh 1 inch là tiêu chuẩn để tránh rơi qua đồng thời tối đa hóa diện tích mở cho luồng không khí.

• Quy trình tốt nhất: Làm cứng, chuẩn hóa, ủ dung dịch các linh kiện lớn, rèn dàn nóng trước
• Phạm vi nhiệt độ: Lên tới 2.200°F (1.204°C) với lựa chọn hợp kim phù hợp
• Khả năng chịu tải: 500–5.000 lbs tùy thuộc vào kích thước thanh và hợp kim
• Điểm yếu: Khối lượng nhiệt cao hơn lưới; thời gian làm nóng và làm nguội lâu hơn trong mỗi chu kỳ

3. Giỏ và khay xử lý nhiệt đúc

Giỏ và khay xử lý nhiệt đúc mang lại độ ổn định kích thước cao nhất và khả năng chống rão ở nhiệt độ khắc nghiệt, khiến chúng trở thành lựa chọn ưu tiên cho các lò nung đai liên tục, lò đẩy và các hoạt động thiêu kết trên 2.000°F (1.093°C). Giỏ đúc được sản xuất bằng cách đúc cát hoặc đúc đầu tư bằng các chế phẩm hợp kim cao - phổ biến nhất là HK-40 (25Cr/20Ni) hoặc hợp kim HP (26Cr/35Ni) - chống lại quá trình oxy hóa, cacbon hóa và biến dạng rão phá hủy các đồ đạc được chế tạo ở nhiệt độ quy trình cao nhất. Thiết kế đúc thường có sàn đặc hoặc sàn bán mở với tường đúc và tay cầm hoặc vấu tích hợp.

• Quy trình tốt nhất: Thiêu kết, hàn đồng, làm cứng chân không, ủ dung dịch hợp kim hàng không vũ trụ, nung gốm ở nhiệt độ cao
• Phạm vi nhiệt độ: 1.800–2.350°F (982–1.288°C)
• Khả năng chịu tải: 200–3.000 lbs tùy thuộc vào kích thước vật đúc và hợp kim
• Điểm yếu: Chi phí ban đầu cao; nặng (thêm tải trọng chết đáng kể vào lò sưởi); giòn nếu bị sốc nhiệt

4. Giỏ vặn lại và đồ đạc bên trong

Giỏ vặn lại là các thùng chứa kín hoặc bán kín được sử dụng bên trong lò kiểm soát khí quyển để tạo ra bầu không khí cục bộ xung quanh một lô bộ phận cụ thể mà không ảnh hưởng đến môi trường lò rộng hơn. Chúng đặc biệt có giá trị trong các lò nung đa vùng, nơi các mẻ khác nhau đòi hỏi thế năng cacbon hoặc thành phần khí quyển khác nhau cùng một lúc. Cấu trúc giỏ vặn lại thường được hàn toàn bộ từ tấm và thanh bằng hợp kim austenit hoặc hợp kim niken cao.

• Quy trình tốt nhất: Ủ sáng, hàn kiểm soát khí quyển, cacbon hóa chọn lọc
• Phạm vi nhiệt độ: Lên tới 2.100°F (1.149°C)

5. Giỏ tấm đục lỗ

Giỏ tấm đục lỗ kết hợp độ cứng thành bên vững chắc của cấu trúc hộp với khả năng thấm khí quyển của lưới thông qua các lỗ được đục lỗ hoặc cắt bằng laze trên các tấm tấm. Thiết kế này được ưu tiên khi các bộ phận đủ nhỏ để lọt qua khoảng cách giữa lưới hoặc thanh tiêu chuẩn, nhưng khung mở không đủ hỗ trợ cho hình dạng tải. Các mẫu thủng - hình tròn, có rãnh hoặc hình lục giác - và phần trăm diện tích mở (thường là 30–55%) được chọn để cân bằng tính toàn vẹn của cấu trúc với luồng khí quyển.

• Quy trình tốt nhất: Gia công các chi tiết nhỏ (ốc vít, vòng bi, dập), thiêu kết bột kim loại, ủ các chi tiết phủ gốm
• Phạm vi nhiệt độ: Lên đến 1.900°F (1.038°C) ở hợp kim tiêu chuẩn

6. Đồ đạc đặc biệt: Giá đỡ, khay và giỏ treo

Giá đỡ, khay phẳng và giỏ treo được thiết kế dành riêng cho các hình dạng bộ phận cụ thể - đặc biệt là trục dài, vòng hoặc các bộ phận có thành mỏng mỏng manh sẽ bị biến dạng nếu được đặt trên sàn phẳng trong quá trình luân chuyển nhiệt. Giỏ treo treo các bộ phận từ khung trên cùng, cho phép trọng lực giúp duy trì dung sai kích thước trong quá trình ủ hoặc giảm ứng suất. Khay phẳng được sử dụng cho tấm kim loại mỏng hoặc các bộ phận được đóng dấu cần phải phẳng. Giá đỡ định hướng hình ống hoặc thanh theo chiều dọc để sưởi ấm theo chu vi đồng đều.

• Quy trình tốt nhất: Ủ chính xác các bộ phận hàng không vũ trụ, ủ lò xo, xử lý trục và ống
• Phạm vi nhiệt độ: Lên tới 2.000°F (1.093°C) tùy thuộc vào thiết kế và hợp kim

Giỏ xử lý nhiệt của bạn nên được làm từ hợp kim nào?

Lựa chọn hợp kim là quyết định mang tính hệ quả nhất trong thông số kỹ thuật của giỏ xử lý nhiệt — sử dụng giỏ không gỉ 304 trong môi trường cacbon hóa 1.900°F sẽ dẫn đến hỏng hóc trong một số chu kỳ, trong khi giỏ RA330 hoặc HK-40 được chỉ định phù hợp có thể kéo dài hàng trăm chu kỳ trong cùng một môi trường.

Bảng 1: So sánh hợp kim giỏ xử lý nhiệt theo khả năng chịu nhiệt, khả năng chống ăn mòn và giá thành. Hướng dẫn chi phí: $ = tiêu chuẩn, $$$$ = hợp kim niken cao cấp hoặc đặc biệt.

Cách xác định kích thước giỏ xử lý nhiệt cho trọng lượng tải và hình dạng bộ phận

Kích thước chính xác của giỏ xử lý nhiệt là phép tính gồm ba phần: trọng lượng tải tối đa, diện tích mở tối thiểu cho luồng không khí và trọng lượng chết của giỏ tính theo một phần của tổng công suất nạp lò.

Bước 1 - Xác định tải phần tối đa trên mỗi giỏ

Bắt đầu với tải trọng lò định mức của nhà sản xuất lò tính bằng lbs/ft2 - thường là 15–40 lbs/ft2 đối với lò nung theo mẻ khí quyển và 10–25 lbs/ft2 đối với lò nung đai liên tục. Nhân với diện tích lò sưởi hiệu quả được sử dụng trên mỗi giỏ. Sau đó trừ đi trọng lượng chết của giỏ. Đối với lò nung mẻ có định mức 25 lbs/ft2 và diện tích giỏ là 24 × 36 inch (6 ft2), tổng tải trọng trên mỗi giỏ là 150 lbs. Nếu giỏ lưới thép nặng 30 lbs thì tải trọng tịnh có sẵn là 120 lbs.

Bước 2 - Tính toán diện tích mở cần thiết để lưu thông khí quyển

Thực tiễn công nghiệp về thấm cacbon và thấm nitơ trong không khí yêu cầu diện tích hở tối thiểu 35–50% trên sàn và tường giỏ để đảm bảo lưu thông không khí đầy đủ xung quanh các bộ phận. Đối với giỏ lưới, diện tích mở = (diện tích khẩu độ `tổng diện tích bảng điều khiển) × 100. Sàn giỏ được dệt từ dây 0,120 inch trên khoảng cách khẩu độ vuông 1/2 inch có diện tích mở khoảng 51% - phù hợp với hầu hết các quy trình khí quyển. Chỉ giảm kích thước khe hở (và do đó là diện tích mở) khi các bộ phận nhỏ có nguy cơ rơi qua và bù đắp bằng cách tăng tốc độ quạt hoặc tuần hoàn trong lò.

Bước 3 - Quản lý trọng lượng chết của giỏ theo tỷ lệ phí lò

Lý tưởng nhất, một giỏ xử lý nhiệt không nên chiếm quá 20–25% tổng trọng lượng của lò (giỏ đựng các bộ phận). Vượt quá tỷ lệ này có nghĩa là lò đang đốt năng lượng đáng kể để làm nóng giỏ chứ không phải các bộ phận - trực tiếp làm tăng chi phí năng lượng trên mỗi bộ phận được xử lý. Một giỏ 50 lb xử lý 200 lbs các bộ phận (tỷ lệ trọng lượng chết 20%) được tối ưu hóa tốt; một giỏ 50 lb chỉ xử lý các bộ phận có trọng lượng 50 lb (tỷ lệ trọng lượng chết 50%) nên được thiết kế lại bằng hợp kim nhẹ hơn hoặc một vật cố định nhỏ hơn, được chế tạo có mục đích.

Hiệu suất của giỏ xử lý nhiệt theo quy trình: So sánh trực tiếp

Các quy trình xử lý nhiệt khác nhau đặt ra những yêu cầu cơ bản khác nhau về thiết kế giỏ - những gì hoạt động hoàn hảo trong lò ủ có thể thất bại thảm hại trong môi trường cacbon hóa ở nhiệt độ cao hơn 200°F. Bảng dưới đây tóm tắt loại giỏ và hợp kim tối ưu cho các quy trình nhiệt phổ biến nhất.

Bảng 2: Khuyến nghị về loại giỏ xử lý nhiệt và hợp kim theo quy trình nhiệt. Hợp kim tối thiểu đề cập đến vật liệu cấp thấp nhất được sử dụng đáng tin cậy trong dịch vụ - việc nâng cấp luôn được chấp nhận.

Tại sao giỏ xử lý nhiệt lại hỏng sớm — Và cách phòng ngừa

Ba nguyên nhân hàng đầu dẫn đến hỏng giỏ xử lý nhiệt sớm là giòn cacbon hóa, nứt mỏi do nhiệt và quá tải - tất cả đều có thể phòng ngừa được thông qua việc lựa chọn hợp kim chính xác, thực hành chất tải và kiểm tra theo lịch trình.

Sự thấm cacbon hóa

Trong môi trường cacbon hóa, carbon từ khí xử lý khuếch tán vào giỏ hợp kim qua nhiều chu kỳ, làm tăng dần hàm lượng carbon trong các lớp bề mặt của hợp kim. Điều này chuyển đổi cấu trúc austenit dẻo thông thường thành các vùng giàu cacbua giòn, dễ nứt trong quá trình chu trình nhiệt. Dấu hiệu đầu tiên có thể nhìn thấy là mạng lưới các vết nứt bề mặt mịn, thường song song với hướng có ứng suất nhiệt cao nhất. RA330 và Hợp kim 601 chống lại quá trình cacbon hóa tốt hơn đáng kể so với thép không gỉ 310 tiêu chuẩn do hàm lượng niken cao hơn - niken hoạt động như một rào cản nhiệt động đối với sự hấp thụ carbon. Việc thay thế giỏ 310 SS bằng RA330 trong lò cacbon hóa 1.700°F thường kéo dài tuổi thọ sử dụng lên 1,5× đến 3×.

Nứt do mỏi nhiệt

Mỗi khi một giỏ được luân chuyển từ nhiệt độ môi trường xung quanh đến nhiệt độ xử lý và quay trở lại, sự giãn nở và co lại do chênh lệch nhiệt sẽ gây áp lực lên vật liệu. Trải qua hàng trăm chu kỳ, những ứng suất này bắt đầu và lan truyền các vết nứt - đặc biệt là ở các mối hàn, các góc và các khu vực tập trung ứng suất hình học. Giảm thiểu sốc nhiệt bằng cách hạn chế tốc độ làm nguội xuống dưới 400°F/giờ (222°C/giờ) giúp kéo dài tuổi thọ của giỏ một cách đáng kể. Trong quá trình làm nguội, giỏ chịu sốc nhiệt nghiêm trọng nhất trong bất kỳ bước quy trình nào; hợp kim có hệ số giãn nở nhiệt thấp hơn (chẳng hạn như hợp kim đúc) xử lý vấn đề này tốt hơn so với thiết kế dạng tấm hoặc dây chế tạo.

Quá tải và phân phối tải không đồng đều

Đặt tải trọng vượt quá khả năng thiết kế của giỏ - hoặc tập trung các bộ phận nặng vào một khu vực của sàn giỏ - gây ra hiện tượng võng vĩnh viễn (biến dạng rão) tăng tốc theo mỗi chu kỳ nhiệt tiếp theo. Sàn giỏ bị võng xuống 1/4 inch (6 mm) tạo ra sự phân bố khí không đồng đều xung quanh các bộ phận ở các góc, dẫn đến quá trình xử lý không đồng đều. Thiết lập việc đánh dấu trọng lượng tải tối đa trên mỗi giỏ và thực thi nó thông qua hệ thống theo dõi tải trọng. Việc luân chuyển các giỏ qua các vị trí khác nhau trong lò cũng giúp cân bằng độ hao mòn trên toàn bộ hệ thống giỏ.

Cách kéo dài tuổi thọ sử dụng của giỏ xử lý nhiệt: Các phương pháp bảo trì tốt nhất

Một chương trình kiểm tra và bảo trì có cấu trúc có thể kéo dài tuổi thọ sử dụng của giỏ xử lý nhiệt thêm 30–60% so với vận hành từ lúc hỏng hóc — với chi phí thường thấp hơn 10% giá trị thay thế của giỏ mỗi năm.

• Vụ nổ súng giữa các chiến dịch: Các giỏ xử lý nhiệt phun bi hoặc phun cát cứ sau 50–100 chu kỳ sẽ loại bỏ cặn tích tụ, cặn carbon và cặn quy trình. Một giỏ sạch sẽ nóng lên và nguội đi đồng đều hơn, đồng thời việc kiểm tra bề mặt kim loại trần sẽ phát hiện các vết nứt và sự ăn mòn trước khi chúng lan truyền đến hư hỏng. Phun nổ cũng loại bỏ lớp bề mặt được cacbon hóa giòn ở bên ngoài vài phần nghìn inch, làm tăng độ dẻo của hợp kim bên dưới một chút.
• Kiểm tra các mối hàn ở mỗi lần bắn: Các mối hàn là điểm chịu áp lực cao nhất trong bất kỳ giỏ chế tạo nào. Dùng đèn sáng và kính lúp để kiểm tra vết nứt ở tất cả các chân mối hàn. Các vết nứt ngắn hơn 1/2 inch (12 mm) thường có thể được mài và hàn lại bằng kim loại phụ phù hợp. Các vết nứt dài hơn 1 inch (25 mm) hoặc các vết nứt đã lan vào kim loại cơ bản hơn 1/4 inch (6 mm) cho thấy bộ phận đó cần phải được loại bỏ.
• Theo dõi số chu kỳ trên mỗi giỏ: Gán cho mỗi giỏ một số sê-ri và ghi lại chu kỳ của nó. Hầu hết các giỏ lưới thép đều có tuổi thọ sử dụng dự đoán được là 300–600 chu kỳ trong dịch vụ thấm cacbon; giỏ đúc trong lò đẩy liên tục thường chạy 800–1.500 chu kỳ. Lập kế hoạch thay thế ở mức 80% tuổi thọ dự kiến ​​sẽ ngăn ngừa các hỏng hóc trong lò làm ô nhiễm nguồn nạp và làm hỏng lò sưởi.
• Tránh làm nguội các giỏ rỗng: Sốc nhiệt đối với giỏ rỗng - đặc biệt là khay đúc - không có khối lượng nhiệt của tải một phần sẽ nghiêm trọng hơn đáng kể so với việc làm nguội với toàn bộ tải. Chu kỳ dập tắt trống có thể tiêu tốn 5–10 chu kỳ mỏi nhiệt tương đương cho mỗi sự kiện. Thiết lập một quy tắc vận hành chống lại việc dập tắt các đồ đạc trống không cần thiết.
• Làm thẳng các giỏ bị cong vênh sớm: Sự biến dạng nhỏ ở các giỏ chế tạo có thể được khắc phục bằng cách làm thẳng nóng trong máy ép hoặc bằng các dụng cụ thủy lực trong khi giỏ vẫn còn ấm sau khi nung. Giỏ bị cong vênh hơn 1/2 inch (12 mm) so với mặt phẳng phải được làm thẳng trước lần sạc tiếp theo — giỏ bị cong vênh đáng kể sẽ tải không đều và tăng tốc độ rão trong các chu kỳ tiếp theo.

Câu hỏi thường gặp về giỏ xử lý nhiệt

Làm sao để biết khi nào cần thay giỏ xử lý nhiệt?

Thay thế giỏ xử lý nhiệt khi quan sát thấy bất kỳ tình trạng nào sau đây: vết nứt ở mối hàn có chiều dài vượt quá 1 inch hoặc xuyên qua kim loại cơ bản; độ võng hoặc biến dạng sàn có thể nhìn thấy vượt quá 3/4 inch (19 mm) so với mặt phẳng; đứt dây ở các tấm lưới chiếm hơn 5% tổng diện tích tấm lưới; ăn mòn rỗ sâu hơn 15% độ dày thành ban đầu của vật liệu; hoặc bất kỳ bằng chứng nào về vết nứt xuyên tường có thể khiến các bộ phận rơi xuyên qua trong quá trình tôi. Việc theo dõi số chu kỳ và lập kế hoạch thay thế chủ động ở mức 75–80% thời gian sử dụng dự kiến ​​sẽ tốt hơn là chờ đợi lỗi có thể nhìn thấy được.

Tôi có thể sử dụng giỏ thép không gỉ tiêu chuẩn trong lò đốt cacbon không?

Thép không gỉ 304 và 316 không được khuyến khích sử dụng cho lò đốt cacbon hoạt động ở nhiệt độ trên 1.500°F (816°C). Các hợp kim này có hàm lượng niken tương đối thấp (8–12%) và sẽ hấp thụ cacbon nhanh chóng từ khí quyển cacbon hóa, trở nên giòn trong vòng 20–50 chu kỳ. Thép không gỉ 310 (25Cr/20Ni) là loại được khuyến nghị tối thiểu cho dịch vụ cacbon hóa; RA330 hoặc Hợp kim 601 được ưu tiên sử dụng vì tuổi thọ lâu dài và vận hành tiết kiệm chi phí trong toàn bộ vòng đời của giỏ.

Tôi nên sử dụng kích thước khẩu độ mắt lưới nào cho các bộ phận nhỏ như ốc vít hoặc vòng bi?

Khẩu độ của lưới không được lớn hơn 60% kích thước nhỏ nhất của phần nhỏ nhất trong lô - điều này ngăn các bộ phận lọt vào hoặc rơi qua lưới trong quá trình tải, xử lý và dỡ tải. Đối với bu lông M8 (đường kính đầu khoảng 13 mm / 0,51 inch), khẩu độ mắt lưới tối đa là khoảng 8 mm / 0,31 inch. Đối với vòng bi có đường kính ngoài 10 mm, sử dụng khẩu độ tối đa 6 mm. Khi các bộ phận quá nhỏ so với bất kỳ khẩu độ lưới thực tế nào, các tấm tấm đục lỗ có lỗ tròn 2–4 mm là lựa chọn thay thế ưu tiên.

Tại sao giỏ xử lý nhiệt bị cong vênh và có thể ngăn ngừa cong vênh được không?

Sự cong vênh xảy ra do không có hợp kim nào nóng lên và nguội đi với tốc độ hoàn toàn đồng đều trên tất cả các phần - phần dày hơn tụt hậu so với phần mỏng hơn, tạo ra ứng suất giãn nở nhiệt khác nhau làm biến dạng giỏ vĩnh viễn qua nhiều chu kỳ. Thiết kế đối xứng (trọng lượng các mặt bằng nhau ở tất cả các mặt), giảm thiểu sự gián đoạn khối lượng tại các mối hàn và sử dụng các sườn giằng chéo dưới các mặt cắt sàn lớn đều làm giảm xu hướng cong vênh. Việc tránh quá tải và giữ cho sự phân bố tải đồng đều nhất có thể trên sàn giỏ cũng làm giảm biến dạng tích lũy trên mỗi chu kỳ bằng cách duy trì sự phân bố nhiệt độ đều khắp giỏ.

Giỏ xử lý nhiệt có giá bao nhiêu và yếu tố nào quyết định giá?

Giỏ xử lý nhiệt bằng lưới thép tiêu chuẩn bằng thép không gỉ 310 dành cho các kích thước lò mẻ thông thường (18 × 24 × 12 inch) thường có giá từ 200–600 USD tùy thuộc vào khổ dây và hợp kim. Việc nâng cấp lên RA330 cho cùng một hình dạng sẽ làm tăng thêm 25–50% chi phí vật liệu nhưng thường mang lại tuổi thọ sử dụng gấp 2–3×, cải thiện tính kinh tế tổng thể về chi phí trên mỗi chu kỳ. Giỏ đúc bằng hợp kim HK-40 hoặc HP cho các khay lò liên tục có giá từ 400 USD đến 2.500 USD tùy thuộc vào kích thước và độ phức tạp của quá trình đúc. Các thiết bị cố định đặc biệt tùy chỉnh với các tính năng gia công hoặc dung sai chính xác có thể đạt tới 3.000–8.000 USD cho các ứng dụng hàng không vũ trụ hoặc lò chân không.

Tôi có nên sử dụng lớp lót hoặc vật liệu ngăn cách bên trong giỏ xử lý nhiệt của mình không?

Đối với các hoạt động thiêu kết, giấy sợi gốm, tấm alumina hoặc tấm định hình MgO thường được đặt trên sàn giỏ để ngăn phản ứng giữa các bộ phận thiêu kết và hợp kim giỏ - tiếp xúc giữa các khối bột thiêu kết và bề mặt hợp kim có thể gây ô nhiễm hoặc liên kết giữa các bộ phận với vật cố định. Để làm cứng và cacbon hóa thép, thông thường không cần lớp lót; các bộ phận nên nằm trực tiếp trên lưới hoặc thanh để truyền nhiệt tối đa. Trong quá trình làm cứng chân không titan hoặc hợp kim phản ứng, máy tách than chì hoặc sợi gốm ngăn chặn việc thu thập hợp kim từ các điểm tiếp xúc của giỏ.

Tóm tắt: Cách chọn giỏ xử lý nhiệt phù hợp cho quy trình của bạn

Giỏ xử lý nhiệt tối ưu là giỏ phù hợp với nhiệt độ quy trình cụ thể, độ xâm thực của khí quyển, hình dạng bộ phận, trọng lượng tải và chu kỳ cần thiết mỗi năm — và quyết định quan trọng nhất trong thông số kỹ thuật đó là lựa chọn hợp kim.

• Trước tiên hãy kết hợp hợp kim với nhiệt độ và không khí: 304 SS để ủ dưới 1.500°F; 310 SS cho quá trình cacbon hóa thông thường; RA330 hoặc Hợp kim 601 cho quá trình cacbon hóa nặng hoặc nhiệt độ lên tới 2.100°F; Vật đúc hợp kim HP cho các ứng dụng thiêu kết và nhiệt độ khắc nghiệt
• Chọn loại giỏ để phù hợp với hình dạng và quy trình của bộ phận: Lưới thép cho các quá trình quan trọng trong khí quyển; thanh chế tạo cho các bộ phận nặng hoặc lớn; khay đúc cho nhiệt độ khắc nghiệt và lò nung liên tục; tấm đục lỗ cho các bộ phận nhỏ
• Kích thước chính xác: Trọng lượng chết của giỏ không được vượt quá 20–25% tổng phí của lò; tối thiểu 35–50% diện tích sàn mở cho các quy trình quan trọng về khí quyển
• Thực hiện chương trình bảo trì: Bắn nổ và kiểm tra sau mỗi 50–100 chu kỳ; theo dõi số chu kỳ; chủ động thay thế ở mức 75–80% thời hạn sử dụng dự kiến
• Tính chi phí vòng đời, không phải giá mua: Một chiếc giỏ có giá gấp 2 lần nhưng bền gấp 3 lần là lựa chọn đúng đắn về mặt kinh tế trong hầu hết mọi môi trường sản xuất