Перейти к содержанию
Zoraccer

Расход азота при газовой закалке в вакуумной печи

Рекомендуемые сообщения

Коллеги и уважаемые термисты, добрый вечер!

 

Размышляю о небольшой (под детали 200х200х50мм максимум за одну садку) вакуумной печке с газовой закалкой.

По откачке, охлаждению печи и остальным вопросам более-менее понятно, некоторый опыт есть. А вот с газовой закалкой и расходом газа - пока не очень.

 

Основной вопрос - какой примерно удельный расход газа (видимо, в кг азота на кг садки) при закалке? По удельной теплоёмкости-то понятно, что на каждый килограмм стали хватило бы полкило азота, но очевидно, что даже 50% энергии заготовка передать не успеет, если это не тонкая фольга с большой площадью.

 

Если у кого-то есть практические данные, хотя бы от больших печей (садка была столько-то, азота ушло столько-то) буду очень признателен.

 

P.s. просьба не отправлять на а)аутсорсинг (сейчас именно так и делаем, очень неудобно, садки у нас маленькие, приходится к кому-то присоединятся, долго и не всегда калят "наши" стали) б)покупку б\у большой печи. Её просто некуда ставить и незачем держать такого огромного хряка ради пары десятков КГ закалки в неделю.

P.p.s криоёмкость пока не рассматриваю, есть надежда обойтись баллонной рампой, может двумя, благо Линде от меня в минутах езды.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Zoraccer, никогда не работал с вакуумными закалочными печами но хочу заметить марка стали, та у которой самый неустойчивый аустенит, форма важна, - например Ст40Х и гладкий цилиндр ф50, поскольку некоторым хватит потерь с излучением без всякого газа, а другим потребуется не только много но и очень, очень быстро. Хотя количество безусловно конечное, но вот городить-ли холодильник для рециркуляции, вопрос.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

сергей7, спасибо, про мощность излучения важная мысль, попробовал его посчитать (если я где-то сильно заблудился в математике, прошу не пинать, очень не мой предмет) :

Имеем плиту 150*150*40мм.

Полная площадь поверхности S = 0,069м2 (предположим, что она стоит на ножках и излучает везде)

Коэф. черноты тела для средней нержавейки примем K 0.5

постоянная Стефана-Больцмана q = 5,67*10^-8

Температура Т - 1000 градусов Цельсия или 1273 в Кельвинах

 

Тогда мощность излучения P по идее равна

P=S*q*Т^4*K= 0,069м2 * 5,67*10^-8 * 1273^4 * 0.5 = 5137Вт.

Т.к. основной вклад в мощность излучения вносит четвёртая степень температуры, очевидно, что от этой красоты надо взять интеграл :crazy:

Для меня это уже запредельные счисления, попробую конечно, но результат будет вероятно неверным.

 

Продолжение следует..

 

P.s. холодильник для газа думаю нет особого смысла городить, т.к. холодильник+компрессор на родные баллонные 150бар+второй холодильник будут окупаться десятилетиями. Или я вас неверно понял про холодильник.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Т.к. основной вклад в мощность излучения вносит четвёртая степень температуры, очевидно, что от этой красоты надо взять интеграл

Деталька охлаждается путем теплопроводностью газа на водоохлаждаемую стенку камеры или газом

сдувается тепло.? Излучение вообще ни причем. Теплопроводность у водорода и гелия намного выше, чем у азота. Такие задачи сейчас считаются софтом, а не ручным интеграловзятием. Напр. ELCUT самый простой.

Изменено пользователем mirs

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

mirs, это я пытался посчитать ситуацию "газа нет, остывание тела в вакууме за счёт излучения". Тоже интересный случай, правда пока не могу составить нужный интеграл.

По газу

Газом сдувается тепло, нагретый газ выносится за пределы камеры. Полагаю, что нужно делать именно так, т.к. простой теплопроводностью через газ на стенки камеры нужную скорость охлаждения для закалки стали не получить. Или я ошибаюсь?

 

Водород отметаем по ТБ, гелий, увы, по цене..

 

За наводку на ELCUT спасибо, погляжу, попробую разобраться :hi:

Изменено пользователем Zoraccer

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Тоже интересный случай, правда пока не могу составить нужный интеграл

Боюсь направил вас не в ту сторону, просто есть стали которые с температуры подстуживания а это около 700 С могут потерять 250 градусов - 450 в течении часа и до суток, и при этом закалиться, есть очень мелкие детали которые как спираль лампочки с помещением за экраны быстро потеряют тепло, обсуждать их и что то считать для них бессмысленно поскольку у вас наверняка будут относительно массивные детали с низкой устойчивостью аустенита - высокой скоростью закалки, так что газовое охлаждение для последних и прикидывать, а мелкие и устойчивые не считайте, ту добавку которую даст радиационное охлаждение для них незначительно .

 

Холодильник для газа - сжатием через компрессор.., нет, слишком затратно. Холодильник "нормального давления", радиатор в системе где свободно или слегка принудительно циркулирует газ.

 

Кстати если не планировать подачу сильно охлаждённого газа пропуская баллонный высокого давления через криогенную установку, то идея длительной работы газа будет интересна использованием отмеченного mirs, гелия, высокое давление сложно, а вот иметь газгольдер давления "слегка избыточного" и промежуточный холодильник для циркуляции газа в процессе закалки интересно.

Изменено пользователем сергей7

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Большой нужен будет холодильник по объему :) Хотя мысль интересная. Немного мыслей вслух:

Стандартный баллон это почти 6 кубов газа (7.5кг азота), по теплоёмкости (при 100% теплообмене) на 1кг стали нужно примерно 0.5кг азота. Очень оценочно предположу, что поскольку теплообмен только частичный, то на закалку 10кг плиты баллона 3-4 уйдёт наверняка. Целая большая комната, герметичная, заполненная азотом при атмосферном давлении. Да, замкнутый цикл был бы очень интересен, но даже не представляю, как из такой ёмкости убирать остальные газы, не вакуумировать же её..

 

С гелием будет одна головная боль, он же сочится почти через всё, баллон с гелием - кошмар кладовщика :) Воров на складе не было, а гелия стало меньше..

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

В последних версиях Ансиса есть модули теплообмена и гидрогазодинамики которые связаны между собой. На ютубе можно найти некоторое количество учебных фильмов. С газодинамикой немного баловался. Очень впечатлило.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

dpss, спасибо, гляну :hi: там мат.аппарат исключительно пользователем задаётся, или есть какие-то пресеты? (на интеграле средней отдаваемой мощности серого тела я, каюсь, споткнулся и упал..)

Изменено пользователем Zoraccer

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Дорогой чистый гелий - четыре, пять девяток. Технический, которым шарики надувают, стоит не сильно дороже аргона. Не берите совсем старые баллоны с убитыми вентилями и будет счастье. У нас лет 5 стоит сороковка, всё на месте. Иногда отливаем из неё немного для течеискателя.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Zoraccer, вы воспринимаете холодильник газгольдер на весь объём и что называется активный - это ошибка, он должен быть пассивный и на очень маленький объём газа, с инертной охлаждающей массой, гелий будет быстро утекать лишь при повышенном давлении, при избыточном в 0.1 атмосферы мало утечёт, но можно и азот.

Итак - пассивный холодильник, засыпаете металлическим нержавеющим или алюминиевым песком трубу и пропускаете через неё газ, ещё для пущего эффекту трубу можно захолодить. Холодильник периодического действия для газа.

 

Массу газа особо тут считать не надо, надо считать массу песка, если только чугунный песок найдёте придётся использовать только сухой азот и, или трубу перетряхивать время от времени да-бы не слёживался. Циркуляционный компрессор конечно нужен, увы...

Изменено пользователем сергей7

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

dpss, то ли я не так ищу, то ли всё таки дороже.. азот, 7.5кг\40л - 450р, гелий, 1кг\40л - 8.800р, а это марка Б, две девятки всего..

Позвоню в понедельник в Линде, но даже по памяти, гелий весьма и весьма дорогой..

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Была задача посмотреть длину и форму струи газа из микроскопического сопла Вентури. Импортировали модель, задали начальные условия и материалы. Всё. В математику никто не лез.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

сергей7, ага, вот теперь понял. Т.е. газ просто как теплоноситель, работающий на холодильник. Интересная идея, попробую посчитать :hi:

dpss, спасибо, по Ансису понял, будем пробовать :hi:

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

то ли всё таки дороже..

Посмотрел. Да, 1300 за куб без НДС. Думал, что дешевле.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Какая конструкция вакуумной камеры,нагреватель и экран из молибдена?Азот не инертный газ.Молибденовый экран темнеет и теряет свою отражательную способность в среде азота при высокой температуре.При закалке наполнением холодного газа края пластин экрана из за неравномерного охлаждения коробятся и заворачиваются.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

mirmaks, пока изучаю разные варианты на технологичность и удобство, из вариантов молибден\что-то графитовое (или из твёрдого графита змейка, или из волокна, как это сейчас модно). Ещё посмотрю литературу и реальные конструктивы больших печей, может, оттуда что-то почерпну.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

уважаемый Zoraccer, для печи с указанным обьёмом рабочей камеры расход азота будет не большой. если считать расход от 40л баллона то от 150атм. будет потеря не более 5атм. опять же зависит от того какое давление вы будете создавать в печи. если вы захотите 10атм то расход соответственно будет больше.

теперь про охлаждение детали. для того что бы охладить быстро деталь нужно ОЧЕНЬ ИНТЕНСИВНОЕ перемешивание. нужно ставить вентилятор с двигателем в 3000об. газ должен проходить через радиатор (обычно водяной) и подаваться на деталь. охлаждение "слегка" не подойдёт!!!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

<b>cobalt45</b>, большое спасибо за ответ! Это приятные новости :)

По вентилятору - спасибо, его предусмотрел, пока правда думаю, как лучше - гермоввод оси или весь вентилятор с приводом целиком в камеру, и спрятать за экраном..

Задача радиатора - просто остудить газ? Или еще какая-то?

Дл каких температур остужает?

 

Простите, что столько вопросов, очень уж малоосвещенная в литературе тема.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

приобрели вакуумную печь от российской термионики, объем садки такой как вам нужен. охлаждение азотом от азотной станции general gas. калим 110х18, р18, на твердость >60HRC места много не занимает. в общем, если еще актуально могу посмотреть какие точно расходы по азоту 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

yakovlev522, да, очень интересно, посмотрите пожалуйста расход..

Тему мы не забросили, но пока занимаемся более первоочередными проектами

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

расход на одну садку составляет 4,5 куб. м. , т.е. почти баллон. давление 2,2 бар. на фото часть азотной станции (компрессор не захватил)

IMG_20191007_133942.jpg

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти

  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу


×
×
  • Создать...

Важная информация

Мы разместили cookie-файлы на ваше устройство, чтобы помочь сделать этот сайт лучше. Вы можете изменить свои настройки cookie-файлов, или продолжить без изменения настроек.