气氛炉加热系统和炉体结构的优化及改进设计

发布时间：2017-08-04 04:04

  本文关键词：气氛炉加热系统和炉体结构的优化及改进设计

  更多相关文章： 真空气氛炉 感应加热系统 立卧复合式结构 冷却系统

【摘要】：真空气氛炉是在真空环境(低于一个大气压的气氛环境)下进行各种热处理工艺的新型热处理技术,该炉常用的有气氛有氮、氢、氧和惰性气体(如氩)等,使用时需要控制好真空度。为更好地控制炉内真空度,同时保证热处理效率,真空气氛炉通常设计为连续可控型。由于连续可控式真空气氛炉在工作过程中可以避免加热、保温、冷却的重复工艺,因此,它在工业热处理领域中具有明显的优势,得到了广泛应用。论文基于先进的卧式连续型真空可控气氛炉,设计了一种高效加热方式,并将炉体结构和辅助系统做了优化。本文完成的主要内容有：(1)加热方式改进。将传统的电阻加热改为中频感应加热方式,工件由原来的间接吸收炉内热量改为工件在涡流中直接吸收热量,大大缩短了升温时间,从而实现高效加热。‘(2)炉体结构改进。本文提出将连续式真空可控气氛炉做成立卧复合式结构,该结构由三个室组成,反应室的下侧是一个进料室,右侧是一个出料室。反应室和进料室之间,反应室和出料室之间均设置了过渡区域,并用法兰连接,以实现热绝缘和密封,用于平衡保温和冷却的相对性。这样的设计在材料装炉—材料加热—出炉并冷却的过程中,实现了连续生产上的三个物理位置和处理时间的、分离；既有效地解决了立式炉高度太高,不便于操作的难题,相比卧式炉,采用立卧式炉的结构又大大减小了占地面积,增加空间利用率。(3)辅助装置优化。优化了保温门、密封门的形状及其滑动时导向槽的端部形状,以方便保温门、密封门两者的安装,适应改变后的炉体结构；并且设计校核了支撑架,以保证炉体结构的稳定性。(4)冷却系统优化。设计了水冷系统,同时在出料室增设一套风冷系统。优化后的冷却系统,有效地缩短了冷却时间,适应了高效加热方式,并且满足连续式生产的要求。(5)软件验证。设计并校核完成后利用CAD二维软件画出了零件图纸,用UG三维软件画出了炉体的实体图,验证了设计及优化的可行性。论文创新点主要有以下两点：(1)加热方式。采用感应加热方式代替传统的电阻式加热,工件直接吸收热量,升温时间短,热效率高,既节省了耗时又节约了电能。(2)炉体结构。外观上,立卧式结构既有效地解决了立式炉高度太高,不便于操作的难题,又有效的解决了卧式炉占地面积太大的问题。炉内三室式结构的创新设计实现了空间的分离,保证了连续性生产。综上,创新优化后的立卧复合式真空可控气氛炉,能满足炉内保持1600℃的温度要求,并能有效地利用空间。在设计和制造同步这一技术理念的牵引下在数据计算的基础上,本文充分利用二位制图、三维仿真运动等软件进行气氛炉的设计和制造,大大缩短了设计和制造的周期,并使设计更为合理,为确保生产的可实施性和实现该设备的实际投产提供了可能。
【关键词】：真空气氛炉 感应加热系统 立卧复合式结构 冷却系统
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG155
【目录】：

• 中文摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 符号说明12-15
• 第1章 绪论15-24
• 1.1 课题背景及其研究意义15-17
• 1.2 真空可控气氛炉国内外研究现状及存在的问题17-20
• 1.2.1 国外真空气氛炉的发展状况17-18
• 1.2.2 国内真空气氛炉的研究现状18-20
• 1.3 本文的选题依据及主要研究内容20-23
• 1.3.1 本文的选题依据20-21
• 1.3.2 本文的主要研究内容与组织结构21-23
• 1.4 本章小结23-24
• 第2章 真空可控气氛炉高效加热系统的设计24-38
• 2.1 物料盒的优化24-26
• 2.2 高效加热系统的设计26-37
• 2.2.1 感应加热工作原理26
• 2.2.2 加热电源的选择26-27
• 2.2.3 感应线圈的设计27-37
• 2.2.4 加热时间的计算37
• 2.3 本章小结37-38
• 第3章 立卧复合式气氛炉结构的优化38-53
• 3.1 炉体尺寸的确定38-40
• 3.1.1 炉体尺寸的确定38-39
• 3.1.2 炉衬的安装39-40
• 3.2 炉门结构的简化40-41
• 3.3 保温门与密封门的优化及导槽的设计41-43
• 3.3.1 保温门与密封门的结构优化41-43
• 3.3.2 保温门、密封门与液压杆的联结43
• 3.3.3 保温门与密封门导槽的设计43
• 3.4 卡台结构的优化设计及校核43-47
• 3.4.1 卡台结构的优化设计43-44
• 3.4.2 卡台及销钉的校核44-47
• 3.5 出料室导轨的优化及校核47-50
• 3.6 炉体支撑架的设计50-51
• 3.7 UG运动仿真结果分析51
• 3.8 本章小结51-53
• 第4章 立卧式真空可控气氛炉辅助结构的优化53-63
• 4.1 冷却系统的优化53-60
• 4.1.1 水冷系统53-54
• 4.1.2 风冷系统54-60
• 4.2 液压系统的优化60-62
• 4.3 本章小结62-63
• 第5章 总结与展望63-65
• 5.1 研究工作总结63-64
• 5.2 研究工作展望64-65
• 附录65-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 附件73

【共引文献】

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本文编号：617629