A forgóvázas kandallós kemence egy nagyméretű termikus rendszer. A hőmérséklet-gradiensek elkerülhetetlenek – de kezelhetők. A hőmérséklet-egyenletesség felmérése (TUS) az a teszt, amely bizonyítja, hogy a kezelés működik.
A MONTE INTELLIGENCE a kemence üzembe helyezésének részeként TUS-vizsgálatot végez, és a kemence élettartama alatt rendszeres időközönkénti ismételt vizsgálatot javasol. Ez a cikk az AMS 2750F, a repülőgépiparban, az autóiparban és az általános hőkezelésben használt hőfeldolgozó berendezésekre vonatkozó legszélesebb körben hivatkozott szabvány szerinti TUS-követelményeket ismerteti.
Az AMS 2750F szabvány a kemencéket hőmérséklet-egyenletesség tűrése alapján osztályozza. Az 1. osztály ±3°C egyenletességet ír elő – a legszigorúbb tűréshatárt, amelyet kritikus repülőgépipari alkatrészekhez, például turbinatárcsákhoz és szerkezeti kovácsolt darabokhoz használnak. A 2. osztály ±6°C-ot ír elő – a legtöbb repülőgépipari hőkezelés szabványát. A 3. osztály ±8°C-ot ír elő. A 4. osztály ±10°C-ot ír elő. Az 5. osztály ±14°C-ot ír elő. A 6. osztály ±28°C-ot ír elő – a leglazább tűréshatárt, amelyet feszültségmentesítéshez és nem kritikus alkalmazásokhoz használnak.
Egy forgózsámolyos kandallós kemence esetében a 2. osztályú (±6°C) elérése igényes, de elérhető cél. Az 1. osztályú (±3°C) elérése rendkívül nehéz egy ilyen típusú kemence esetében a fizikai méretek miatt – egy 10 méter hosszú kemencekamrában az égő elhelyezése, a füstgáz áramlási mintázata és az ajtó hővesztesége miatt inherens hőmérsékleti gradiensek vannak. Az 1. osztályú TUS forgózsámolyos kandallón jellemzően nagyon finom zónaszabályozású elektromos fűtőelemeket igényel, nem pedig gázégőket.
Az AMS 2750F szabvány szerinti TUS-eljárás előírja, hogy hőelemekből álló elrendezést kell elhelyezni a kemence munkazónájában. A munkazóna az a térfogat, amelyen belül a munkaterhelést el kell helyezni ahhoz, hogy a megadott hőkezelést megkapja – kizárja a falak, az ajtó és a hátsó fal közelében lévő területeket, ahol a hőmérséklet valószínűleg kevésbé egyenletes. Forgóvázas kandallós kemence esetén a munkazóna jellemzően az a térfogat, amely legalább 300 mm-re van a falaktól, a mennyezettől és az ajtótól, és legalább 150 mm-re a kandalló felületétől.
A szükséges TUS hőelemek száma a munkazóna térfogatától függ. 0,085 köbméter (3 köbláb) térfogatig 9 hőelemre van szükség – egy-egy a téglalap alakú rács minden sarkában, plusz egy középen. 0,085 és 6,4 köbméter közötti térfogat esetén a szám 4x4x4-es rácsra vagy 15-40 hőelemre nő, a képaránytól függően. Egy nagy, 30-50 köbméteres munkazónájú, forgóvázas kandallós kemence esetében a szabvány annyi hőelemmel ellátott rácsot ír elő, hogy két szomszédos mérési pont ne legyen 0,6 méternél távolabb egymástól.
A hőelem-tömböt egy tesztkeretre szerelik – egy könnyű, jellemzően rozsdamentes acélcsőből készült szerkezetre, amely a hőelemeket a megadott helyükre pozicionálja anélkül, hogy jelentősen befolyásolná a légáramlást vagy a hőátadást a kemencében. A tesztkeretet a forgóvázas kocsira helyezik, és a kocsit a kemencébe mozgatják a felméréshez.
A felmérést a kemence minimális és maximális üzemi hőmérsékletén, valamint jellemzően egy vagy több közbenső hőmérsékleten is elvégzik. Egy 500-1100°C-ra méretezett kemence esetében a felmérést 500°C, 800°C és 1100°C-on kell elvégezni – három teljes felmérési ciklusban. Minden hőmérsékleten, miután a kemence stabilizálódott (minden felmérési hőelem ±3°C-on belül van az alapértékhez képest 30 percig), az adatokat legalább 30 percig gyűjtik.
Az elfogadási kritérium az, hogy minden felmérési hőelemnek a megadott egyenletességi tűréshatáron belül kell maradnia a teljes adatgyűjtési időszak alatt. Ha bármelyik hőelem a tűréshatáron kívülre kerül, a felmérés ezen a hőmérsékleten sikertelen. A sikertelen felmérések a kemence vezérlőinek – jellemzően a vezérlő zónahőmérséklet-eltolásainak – beállítását és újbóli tesztelését igénylik.
A zóna hőmérséklet-eltolás beállítása az elsődleges eszköz az egyenletesség javítására. Ha a TUS azt mutatja, hogy a kemence eleje (az ajtó közelében) 8°C-kal hidegebb az alapértéknél, míg a hátsó része a beállított értéken működik, akkor az elülső zóna szabályozója +8°C-os eltolással programozható. A beállítás után a TUS újra lefuttatható a javulás ellenőrzése érdekében. A legtöbb kemence a 2. osztályú egyenletességet képes elérni a zónaeltolás megfelelő hangolásával, még akkor is, ha a kezdeti felmérés ±10°C-ot vagy rosszabbat mutat.
A felmérések intervalluma a kemence osztályától és a munka kritikusságától függ. A repülőgépipari alkatrészeket feldolgozó 2. osztályú kemencék esetében a TUS-t az AMS 2750F szabvány szerint 6 havonta meg kell ismételni. A kereskedelmi hőkezelést végző 4. osztályú kemencék esetében jellemzően éves felmérésre van szükség. Bármilyen nagyobb kemencemódosítás – égőcsere, vezérlőrendszer korszerűsítése, tűzálló anyagok újrabevonata – újraminősítési felmérést von maga után.
A TUS és a SAT (rendszerpontossági teszt) közötti kapcsolatot gyakran összekeverik. A TUS a hőmérséklet-eloszlást méri a munkazónában. A SAT a kemence vezérlő és a rögzítő hőelemek pontosságát méri egy kalibrált referenciához képest. Mindkét teszt szükséges az AMS 2750 megfelelőséghez, de különböző célokat szolgálnak. Egy kemence átmehet a SAT teszten (a vezérlő hőelem pontosan mér), de a TUS-on nem tud megbirkózni (a munkazóna egyes részei túl melegek vagy túl hidegek a szabályozási ponthoz képest).
A dokumentáció a TUS leadási feltétele. A felmérési jelentésnek tartalmaznia kell a kemence azonosítóját, a vizsgálat dátumát, a vizsgálati hőmérsékleteket, egy diagramot, amelyen feltüntetik a hőelemek elhelyezkedését, az összes hőelem nyers hőmérsékleti adatait a teljes adatgyűjtési időszakra vonatkozóan, a kiszámított hőmérséklet-egyenletességet, valamint egy megfelelt/nem felelt meg minősítést. Ez a jelentés a kemence minőségi nyilvántartásának részévé válik, és az ügyfél-auditok, valamint a NADCAP akkreditáció során felülvizsgálatra kerül.
A MONTE INTELLIGENCE a kemence üzembe helyezésének részeként elvégzi a kezdeti műszaki felmérést (TUS), és rendszeres időközönként ismételt felmérést is tud nyújtani. Emellett biztosítjuk a hőelemek rögzítőelemeit, az adatgyűjtő rendszereket és a jelentéskészítő szoftvereket is.
TUS szolgáltatásokért vagy a kemence üzembe helyezésével kapcsolatos támogatásért vegye fel a kapcsolatot a helenxu@cnlymonte.com címen.
