Analiza numeryczna i eksperymentalna zjawiska chłodzenia w gazie pod wysokim ciśnieniem

• Autorzy: Kula P. , Górecki M. , Atraszkiewicz R. , Górecki G.

Warianty tytułu

EN

Experimental and numerical analysis of high pressure gas quenching

• Konferencja: Ogólnopolska Konferencja Naukowa "Obróbka Powierzchniowa" (VI; 20-23.09.2005; Kule k. Częstochowy, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Hartowanie różnych części maszyn w gazach jest nowoczesną metodą obróbki cieplnej, zazwyczaj stosowaną bezpośrednio po procesie nawęglania próżniowego. Tą obróbkę cieplną wykonuje się w specjalnych komorach pieców próżniowych. Hartowanie w gazach charakteryzuje się możliwością regulacji tempa chłodzenia wsadu poprzez zmianę niektórych parametrów procesu, np. ciśnienia i prędkości gazu. Praca przedstawia wyniki symulacji komputerowych, które dotyczą zagadnień cieplno-przepływowych procesu chłodzenia w gazach pod wysokim ciśnieniem stalowego walca w komorze pieca. Zmieniane są parametry, które mają bezpośredni wpływ na tempo chłodzenia, tzn. ciśnienie i prędkość gazu. Do przeprowadzenia modelowania komputerowego tych zjawisk został użyty program ANSYS-CFX, który wykorzystuje zaawansowane techniki obliczeniowe z dziedziny CFD. Otrzymane wyniki zmian temperatury na przekroju walca przy warunkach zmiennego strumienia ciepła na powierzchni zostały porównane z wynikami eksperymentalnymi. Z przeprowadzonych analiz wynika, ze opracowana metoda wyznaczania zmian temperatury w czasie, wspomagana technikami symulacji komputerowych może być wykorzystana przy opracowywaniu serii badan mających na celu określenie parametrów takich jak współczynnik przejmowania ciepła do optymalizacji procesu obróbki cieplnej za pomocą metod numerycznych. Ten kierunek badań pozwala optymalnie sterować tymi procesami bez dlugotrwałych i kosztownych eksperymentów.

EN

Gas quenching of different machine parts is a modem heat treatment method, commonly used directly after vacuum carburizing process. It is realized in special vacuum furnace chambers and is characterized by ability of charge cooling control by changing process parameters i.e.: pressure, gas velocity etc. Thermo-flow problems computer simulations of high pressure gas quenching of steel cylinder in furnace chamber are presented in the paper. The parameters (pressure and gas velocity), which influence the cooling rate, has been changed. All kind of calculations were made with ANSYS-CFX application which utilizes advanced CFD calculating methods. Calculated temperature changes at the cross-section of the cylinder have been compared with experimental results. The carried out analysis depicted that elaborated method of time-dependent temperature changes determination, computer simulation aided, can be a useful tool in elaboration of series of researches aiming at specifying process parameters as i.e. heat transfer coefficient by means of numerical methods. This researches direction allows for optimal controlling of these processes without long-lasting and expensive experiments.

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 26, nr 5
• Strony: 492--494
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys.

Twórcy

autor

Kula P.

• Politechnika Łódzka, Instytut Inżynierii Materiałowej

autor

Górecki M.

• Politechnika Łódzka, Instytut Inżynierii Materiałowej

autor

Atraszkiewicz R.

• Politechnika Łódzka, Instytut Inżynierii Materiałowej

autor

Górecki G.

• Politechnika Łódzka, Katedra Techniki Cieplnej i Chłodnictwa

Bibliografia

• [1] Kula P.: „Inżynieria warstwy wierzchniej”, Łódź, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej 2000r.
• [2] ANSYS:. CFX-5 – Solver Models. CFX-5 User Documentation. Harwell. UK. 2005.
• [3] “Engineering properties of steel”, ASM, Metals Park, Ohio, January 2002.
• [4] Dobrzański Leszek A.: Metaloznawstwo z podstawami nauki o materiałach. W-wa, WNT 1998r.
• [5] Wiśniewski S., Wiśniewski T.S.: “Wymiana ciepła” Wydawnictwa naukowo-techniczne, Warszawa 2000.
• [6] Staub F.: ”Metaloznawstwo”, Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1979.