【摘 要】
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真空加热炉是金属热处理的重要设备之一,但长期以来真空加热炉的设计与研究依靠的主要是传统的方式方法,从而导致了产品的研发周期长、效率低、产品质量和性能差、使用寿命短
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真空加热炉是金属热处理的重要设备之一,但长期以来真空加热炉的设计与研究依靠的主要是传统的方式方法,从而导致了产品的研发周期长、效率低、产品质量和性能差、使用寿命短等劣势。正是由于传统研究方式方法的不足,才致使真空加热炉的更新速度慢、产品缺乏强有力的竞争力。随着现代设计方法与分析技术的发展与成熟,真空加热炉的设计与研发拥有了强有力的手段和工具。基于这样的背景条件,本文利用专业的三维设计软件SolidWorks对真空加热炉炉体部分进行结构设计,并利用有限元软件ANSYS对炉体的相关结构和炉膛温度的变化情况进行相应的热分析。 首先,根据真空加热炉的设计参数,利用设计软件SolidWorks构建炉体结构的三维实体模型,并利用热平衡计算法对加热炉进行热工计算,确定加热炉的加热功率。 其次,应用有限元软件ANSYS建立加热体、保温层与炉壳的有限元热分析模型,利用ANSYS的有限元热分析模块求出加热体的升温过程及其所能达到的最高的加热温度,同时也求出保温层和炉壳的温度变化情况。 最后,利用有限元软件ANSYS建立以加热体、保温层、炉壳以及九只模拟控温热电偶在内的有限元轴对称分析模型,对炉膛温度的变化过程进行模拟仿真,求出九只模拟控温热电偶的温度变化情况。 研究表明:加热体的最高加热温度并没有达到1400℃,但却比设计时的炉温(1200℃)高出了157℃,能满足炉子的加热需求;保温层和炉壳的最高工作温度和设计时所设定的温度也基本吻合,也能满足加热炉的设计需求;在所规定的时间(1 h)以及温度误差范围(1200±10℃)内,九只模拟控温热电偶的温度均能达到指定温度,且温度的变化趋势一致,但达到指定炉温所需要的加热时间不一样。本文所采用的设计与分析方法对真空加热炉的工作性能做了提前的预测,验证了炉体结构设计的合理性与可靠性,改变了传统的设计模式,对今后真空加热炉的设计与研发有很好的参考价值。
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