هنگامی که یک تولیدکننده قطعات خودروی آمریکایی داده‌های ضایعات و بازکاری خود را بررسی کرد، یک الگو برجسته شد: قطعات زیادی پس از عملیات حرارتی رد می‌شدند. تغییرات سختی در سراسر دسته‌ها، عمق نفوذ نامنظم و ریزساختار، و شکایات مشتریان در مورد عملکرد غیرقابل پیش‌بینی، همگی به یک کوره جعبه‌ای قدیمی در مرکز خط تولید بازمی‌گشت.

برای حل این مشکل، کارخانه در یک کوره عملیات حرارتی لوله‌ای 580 کیلوواتی با حداکثر دمای عملیاتی 1100 درجه سانتی‌گراد سرمایه‌گذاری کرد که به‌طور خاص برای چرخ‌دنده‌ها، شفت‌ها و سایر قطعات ایمنی حیاتی طراحی شده بود.

پراکندگی سختی و عدم تطابق ریزساختار: جایی که کوره قدیمی شکست خورد

قبل از ارتقاء، مشکلات اصلی عبارت بودند از:

• تغییرات سختی دسته به دسته که از محدودیت‌های مشتری فراتر می‌رفت و بازرسی و بازکاری 100 درصدی پرهزینه را اجباری می‌کرد.

• توزیع دمای نامنظم در محفظه کوره که منجر به ریزساختار نامنظم حتی زمانی که زمان‌های چرخه از نظر تئوری صحیح بودند، می‌شد.

• فضای دمایی محدود، که اجرای چرخه‌های دمای بالاتر را برای گریدهای آلیاژی جدید خطرناک می‌کرد.

به عبارت دیگر، حتی با دستورالعمل‌های فرآیند خوب روی کاغذ، کوره عملیات حرارتی قدیمی نمی‌توانست به طور فیزیکی یکنواختی مورد نیاز را در ناحیه کار حفظ کند.

طراحی لوله‌ای و کنترل چند منطقه‌ای: تثبیت فرآیندهای 1100 درجه سانتی‌گراد

کوره عملیات حرارتی لوله‌ای جدید حول چندین ویژگی متمرکز بر کیفیت ساخته شده است:

• محفظه لوله‌ای چند منطقه‌ای با مناطق کنترل‌شده مستقل برای شکل دادن به پروفیل دما در طول کوره.

• ترموکوپل‌های با دقت بالا و کنترل PID، که امکان کنترل دقیق در حدود 1100 درجه سانتی‌گراد را برای چرخه‌های پر تقاضا فراهم می‌کند.

• تجهیزات بارگیری و فاصله قطعات بهینه شده، به طوری که هر دسته جریان گاز، قرار گرفتن در معرض دما و زمان کوئنچ مشابهی را تجربه می‌کند.

با ترکیب طراحی کوره با اعتبارسنجی فرآیند به‌روز شده، کارخانه توانست کنترل خود را بر روی سختی و عمق نفوذ برای اجزای کلیدی افزایش دهد.

نتایج: شگفتی‌های کمتر، کیفیت قابل پیش‌بینی‌تر

در عرض چند ماه پس از راه‌اندازی تولید از طریق کوره جدید، کارخانه ثبت کرد:

• کاهش قابل توجهی در بازکاری به دلیل سختی خارج از تحمل.

• ریزساختار سازگارتر در سراسر بار، بهبود عملکرد خستگی و سایش.

• اعتماد به نفس بیشتر هنگام تأیید دستورالعمل‌های عملیات حرارتی جدید برای فولادهای پیشرفته.

برای این کارخانه قطعات خودروی ایالات متحده، کوره عملیات حرارتی لوله‌ای 580 کیلوواتی، 1100 درجه سانتی‌گراد، عملیات حرارتی را از یک نقطه خطر مزمن به یک فرآیند اصلی کنترل‌شده و قابل پیش‌بینی تبدیل کرد.