Numeryczna analiza procesu hartowania w piecu rurowym z zimną komorą chłodzenia

• Autorzy: Pokrzywa M. , Niewiedzielski R. , Kula P. , Atraszkiewicz R. , Lipa S. , Czechowski L. , Jankowski J. , Wajman T. , Sobczak K.

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of the quenching process in the tubular furnace with cold cooling chamber

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono zagadnienie wymiany ciepła pomiędzy stalowym wsadem poddanym uprzednio obróbce cieplno-chemicznej (nawęglanie próżniowe) a przepływającym gazem pod wysokim ciśnieniem. Problem naukowy rozwiązano wykorzystując stworzony w środowisku Delphi, specjalnie dla tego typu zagadnień, zewnętrzny program nadrzędny, umożliwiający połączenie oprogramowania opartego na metodzie objętości skończonej - ANSYS CFX 12.0 i metodzie elementów skończonych - ANSYS 12.0. Do programu zaimplementowane zostały dwa modele: przepływowy i termiczny. Stworzony program pozwala na analizę tempa chłodzenia w każdym punkcie objętości i optymalizację procesu chłodzenia z intensywnie i turbulentnie przepływającym gazem. Dla poprawnego zdefiniowania i modelowania zjawiska wymiany ciepła pomiędzy wsadem a medium chłodzącym stworzono bazę danych materiałowych, obejmującą wielkości fizyczne pozwalające stworzyć model numeryczny uwzględniający przemiany fazowe z tzw. ciepłem utajonym oraz wpływ szybkości chłodzenia na zmiany zachodzące w strukturze detalu. Przy tworzeniu baz materiałowych posłużono się programem JMatPro.

EN

The following work presents the issue of heat transfer between the steel charge after vacuum carburizing process and gas which intensively flows through. The external managing program has been created in Delphi environment to solve the scientific research problem, which connect the Finite Volume Method - ANSYS CFX 12.0 with Finite Element Method - ANSYS 12.0. To the program there were implemented two models: flow and thermal. Created program allows to analyze cooling rate at each point of the volume and optimize the cooling process with gas intensively and turbulently flowing through. For the correct definition and modeling of the phenomenon of the heat transfer between the steel charge and cooling gas, the database of material properties was created, which includes physical quantities that allow to create a numerical model taking into account the so-called phase transitions with latent heat and the influence of the cooling rate to changes in the structure of the detail. Thanks to JMatPro4 program, the application of different material properties database of material properties could be applied.

Słowa kluczowe

PL

analiza numeryczna; modelowanie; obróbka cieplna; hartowanie

EN

numerical analysis; modeling; heat treatment; hardening

• Wydawca: Oddział SIMP w Lublinie
• Czasopismo: Postępy Nauki i Techniki
• Rocznik: 2011
• Tom: nr 8
• Strony: 59--67
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys.

Twórcy

autor

Pokrzywa M.

autor

Niewiedzielski R.

autor

Kula P.

autor

Atraszkiewicz R.

autor

Lipa S.

autor

Czechowski L.

autor

Jankowski J.

autor

Wajman T.

autor

Sobczak K.

• Politechnika Łódzka, Wydział Mechaniczny, Instytut Inżynierii Materiałowej

Bibliografia

• 1. Zagrajek T., Krzesiński G., Marek P.: Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji. OWPW Warszawa 2005.
• 2. Gorockiewicz R., Korecki M., Małdziński L., Olejnik J.: Stan i perspektywy hartowania gazowego na podstawie doświadczeń Seco/Warwick w obszarze obróbki cieplnej stali narzędziowych, HSLA oraz nawęglania próżniowego FineCarb®. MK „Nowoczesne Technologie w Inżynierii Powierzchni”. Spała 10 2006.
• 3. Pokrzywa M., Atraszkiewicz R., Kula P.: Założenia do analizy wymiany ciepła w procesie chłodzenia w przemysłowej gorącej komorze hartowniczej. Przegląd Mechaniczny. Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego. Warszawa 2010. Nr 12/10, 26-30.
• 4. Sawicki J., Górecki M.: „Zastosowanie metod numerycznych do analizy zjawisk cieplno-przepływowych procesu chłodzenia elementów o różnych kształtach”. Inżynieria Materiałowa, 2005, nr 5, str. 1207-1210.
• 5. Czechowski L., Jankowski J., Kubiak T.: Modelowanie procesu hartowania. Mechanik. Agenda Wydawnicza SIMP. Prószków 2010. Nr 7/2010, 484-486.
• 6. Pacheco P., Souza L.: Modeling of quenching process in steel cylinders, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 2007, s. 445-468.