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        飛機(jī)熱處理工裝電阻爐的設(shè)計(jì)

        2017-04-13 00:50:51鄒程

        鄒程

        摘 要:在現(xiàn)代生產(chǎn)中有著不同的生產(chǎn)設(shè)備,滿足不同的需求,在飛機(jī)材料方面,除了選用一些合金材料,還有就是通過(guò)改變材料的分子結(jié)構(gòu),通過(guò)熱處理來(lái)提高材料的性能,而在熱處理上,需要不同的設(shè)備對(duì)不同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理,電阻爐就是熱處理工裝之一,在電阻爐設(shè)計(jì)上需要研究分析它的機(jī)構(gòu)尺寸,通過(guò)計(jì)算它的熱效率和升溫時(shí)間,選擇需要的元件,繪制出不同的零件圖、元件圖,設(shè)計(jì)出符合飛機(jī)零件加工的熱處理裝備。

        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)與尺寸;熱處理計(jì)算;元件選擇

        中圖分類(lèi)號(hào):TG75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        1.結(jié)構(gòu)與尺寸

        在電阻爐的設(shè)計(jì)上,要考慮好對(duì)飛機(jī)零件的加工要求,以及飛機(jī)零件的生產(chǎn)數(shù)量,在電阻爐的分類(lèi)中箱式電阻爐的工藝最穩(wěn)定,圖1是箱式電阻爐的裝配圖。

        電阻爐的結(jié)構(gòu)一般是由爐門(mén)、熱電偶、爐殼、爐襯、爐底板、加熱元件、爐門(mén)升降機(jī)等幾部分組成。

        在電阻爐結(jié)構(gòu)上,爐底面積的確認(rèn)中,一種是根據(jù)電阻爐裝料的多少來(lái)計(jì)算,另一種是根據(jù)爐底所能承受的強(qiáng)度來(lái)計(jì)算,爐底的實(shí)際面積通過(guò)以下計(jì)算公式可得:

        爐膛的高度,防止工件與爐膛內(nèi)的電熱元件和爐膛本身碰撞,爐膛的高度應(yīng)使?fàn)t膛內(nèi)壁與零件有一定的高度和縫隙,一般設(shè)計(jì)上選擇它們之間的距離是200mm~300mm之間。

        為了防止熱處理外界對(duì)電阻爐的影響,一般在電阻爐的外部砌一個(gè)工作室,這個(gè)工作室一般為土磚和泥土堆砌而成。如圖2所示,通過(guò)圖片可以看出這個(gè)工作空間的組成,它分為外部采用硅藻土磚,起到一些保溫的作用,內(nèi)部采用輕質(zhì)黏土磚,這樣使得整個(gè)壁厚在重量上減輕,而這個(gè)工作空間的底部,從下往上,第一層還是用硅藻土磚,第二層用重質(zhì)黏土磚,在重質(zhì)黏土磚的上部安裝耐熱版。

        最終確定工作空間墻壁的材料是QN-1.0輕質(zhì)黏土磚、B級(jí)硅藻土磚,它們的厚度分別為113mm和180mm。

        2.熱處理計(jì)算

        熱處理工裝電阻爐設(shè)計(jì)上要考慮成本,對(duì)電阻爐在空載時(shí)候,需要考慮它的功率,避免設(shè)備不運(yùn)行時(shí)候,負(fù)載較大,浪費(fèi)資源,對(duì)電阻爐空載時(shí)候的功率通過(guò)以下公式計(jì)算:

        電阻爐的升溫時(shí)間,箱式電阻爐的設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)上,將爐子的四周墻體按照相同的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的,這樣使得保溫層蓄熱就相對(duì)較少,所以在電阻爐開(kāi)爐升溫時(shí)候要將升溫速度提升,但同時(shí)也要使升溫過(guò)程中接收對(duì)電阻爐的損耗,在計(jì)算電阻爐升溫時(shí)間時(shí),考慮爐墻及爐頂?shù)男顭釙r(shí)間、爐底的蓄熱時(shí)間、爐底板零件的蓄熱時(shí)間,蓄熱時(shí)間計(jì)算方法:

        t升=Q蓄/(3600×60)

        通過(guò)這個(gè)計(jì)算出升溫,將這些時(shí)間加一起也就是電阻爐的升溫時(shí)間,一般的電阻爐升溫時(shí)間是3h~8h,為了節(jié)省相應(yīng)的時(shí)間,設(shè)計(jì)電阻爐的升溫時(shí)間在4h左右。

        3.元件選擇

        電阻爐元件的選擇一般是對(duì)電熱元件的選擇,電熱元件是直接影響電阻爐效率和溫度的直接元件,通過(guò)計(jì)算電熱元件的電阻率來(lái)考核電熱元件,例如對(duì)某飛機(jī)零件的熱處理溫度為600℃,那么在電熱元件電阻率計(jì)算時(shí),就要將損耗算進(jìn)去,則該電阻爐計(jì)算時(shí)候,溫度就要為1000℃.最后選取0Cr25AI5合金作為電熱元件。

        該電阻爐的電壓采用Y型接法,電壓為380V,通過(guò)對(duì)電熱功率的考慮,選取電熱元件的直徑為4mm,因?yàn)椴捎眠@個(gè)直徑的電熱元件,它的優(yōu)點(diǎn)為本身重量小,同時(shí)節(jié)約成本,而且會(huì)增加爐口的功率,在對(duì)電熱元件長(zhǎng)度的計(jì)算上,要考慮電熱元件在爐墻上、爐低走線時(shí)候的損耗,最終確定電熱元件如圖3所示。

        結(jié)語(yǔ)

        在飛機(jī)的制造中凝結(jié)了設(shè)計(jì)者們不同方面的辛勤汗水,通過(guò)攻破不同方面的問(wèn)題,將我國(guó)飛機(jī)制造業(yè)達(dá)到了世界先進(jìn)水平。而在飛機(jī)零件工裝的設(shè)計(jì)上,更是走在了飛機(jī)制造的前面,只有好的工裝才能制造出好的飛機(jī),再好的飛機(jī)設(shè)計(jì)理念,沒(méi)有硬件的提升,也是空談,只有腳踏實(shí)地,認(rèn)真提升制造業(yè)的基礎(chǔ),不斷提升制造設(shè)備的性能,為飛機(jī)零件制造業(yè)和飛機(jī)的裝配提供堅(jiān)實(shí)的后盾。

        參考文獻(xiàn)

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