【摘 要】
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真空热处理产品在工业批量生产时,炉内主要加热方式为辐射传热,由于产品、工装相互遮蔽会形成加热元件无法直接辐射的区域,进而导致加热程序的预设温度与部分产品的实际温度存在较大差别,难以保证整炉产品的生产质量一致性。针对该类问题,本文运用ANSYS软件对真空炉空载和装载时的瞬态温度场进行仿真计算,在确定炉温均匀性的基础上,建立了产品批量生产时的三维瞬态温度场模型。利用多组热电偶对炉内不同位置钎焊工件进行
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真空热处理产品在工业批量生产时,炉内主要加热方式为辐射传热,由于产品、工装相互遮蔽会形成加热元件无法直接辐射的区域,进而导致加热程序的预设温度与部分产品的实际温度存在较大差别,难以保证整炉产品的生产质量一致性。针对该类问题,本文运用ANSYS软件对真空炉空载和装载时的瞬态温度场进行仿真计算,在确定炉温均匀性的基础上,建立了产品批量生产时的三维瞬态温度场模型。利用多组热电偶对炉内不同位置钎焊工件进行测温,所得实验测量数据与仿真数据吻合良好,表明该温度场模型较为准确地反映了实际情况。在此基础上,利用该模型确定了升温最快和最慢工件的位置并获得其温升曲线;之后,基于温度场模拟计算结果,对真空钎焊产品的批量生产工艺进行优化;最后,针对不同工况下的温度场进行模拟计算,探究与之适配的钎焊生产工艺。研究结果表明:（1）真空钎焊炉空载时的有效加热区炉温均匀性良好,模拟有效加热区炉温均匀性为±1℃,实测有效加热区炉温均匀性为±2℃,符合国标I级真空炉标准;（2）基于温度场计算结果,确定I类工件（实心工件）满炉生产过程中（三层工装）,上层工装外部A号工件升温最快,中层工装心部B号工件升温最慢;在原工艺下（10℃/min升温至770℃保温90 min,3.75℃/min升温至830℃保温40 min）,A号工件最高温度825℃,800-830℃保温时间为50 min,B号工件最高温度807℃,800-830℃保温时间为27 min;在优化工艺下（10℃/min升温至770℃保温150 min,3.75℃/min升温至830℃保温25 min）,A号工件最高温度829℃,800-830℃保温时间为39 min,B号工件最高温度807℃,800-830℃保温时间为25 min;（3）实际选取生产工艺改进前后的A号工件和B号工件（I类工件）,进行钎缝金相组织分析;原工艺下,A号工件钎缝黑色带状区（银铜铪三元固溶体及含铪金属化合物）宽度在65-75μm,B号工件黑色带状区宽度在10-20μm;优化工艺下,A号工件黑色带状区宽度在30-45μm,B号工件黑色带状区宽度仍为10-20μm;A号工件的钎缝组织得到明显改善;（4）基于温度场计算结果,将II类工件（空心工件）满炉生产时（三层工装）的生产工艺优化为:10℃/min升温至770℃保温100 min,3.75℃/min升温至830℃保温20 min,随炉冷却;将II类工件两层工装装炉量时的生产工艺优化为:10℃/min升温至770℃保温90 min,5℃/min升温至825℃保温20 min,随炉冷却;将II类工件改进工装（添加压块限位板）的生产工艺优化为:10℃/min升温至770℃保温120min,5℃/min升温至830℃保温20 min,随炉冷却。工艺优化后,不同工况下炉内升温最快和最慢工件的钎焊温度和钎焊保温时间均接近最佳工艺要求。
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