Controlling of workpiece distortion by quenching in flexible Fluid Jet Fields∗
-
, , , and
Abstract
The distortion behaviour of a workpiece within the heat treatment process can be controlled by applying inhomogeneous quenching conditions. Locally variable heat transfer conditions at the workpiece surface within the quenching process are realizable by impressing and regulation of adjustable (spatially and/or timewise varying) flexible flow fields on the basis of jet arrays inside the quenching media. With the use of these adapted jet fields it is possible to generate various asymmetric quenching conditions for the heat treatment process. The asymmetric jet quenching process of workpieces originally has been developed in gaseous flow. By controlled quenching in liquid media like water or hardening oil and by means of jet or spray cooling with these media, the heat transfer process can be heavily increased thereby controlling the non-available boiling process and the establishing of the rewetting front on the workpiece surface. This e.g. can be realized by the use of impinging jet cooling by means of a flexible array of liquid jets.
Kurzfassung
Im Wärmebehandlungsprozess kann das Verzugsverhalten von Bauteilen durch die Erzeugung inhomogener Abschreckbedingungen beeinflusst werden. Lokale, variable Wärmeübergangsbedingungen an der Werkstückoberfläche werden durch die Aufprägung und Regelung angepasster (räumlich und/oder zeitlich variierender) Strömungsfelder auf der Basis von flexiblen Jetströmungen realisierbar. Mit der Anwendung dieser Jetfelder ist es möglich, verschiedene asymmetrische Abschreckbedingungen im Wärmebehandlungsprozess zu erzeugen. Der asymmetrische Abschreckprozess von Bauteilen in Düsenfeldern wurde ursprünglich für die Gasabschreckung entwickelt. Durch gesteuertes Abschrecken in flüssigen Medien, wie z.B. Wasser oder Härteöle, und durch den Einsatz von Jet- oder Spraykühlung mit diesen Medien kann der Wärmeübergangsprozess durch die Kontrolle der Siedephase und der Wiederbenetzungsfront auf der Werkstückoberfläche erheblich erhöht werden. In der Anwendung wird dies z.B. durch die Erzeugung von Prallstrahlen in einem flexiblen Flüssigkeits-Jetfeld realisiert.
References
1. Heess, K; Besserdich, G.; Damaschek, R.; Ehlers, M., Grasemann, H.-f.; Hoferer, M.; Kessler, ü.; Lübben, Th.; Majorek, A.: Miskiewicz, S.; Schmitt, G.; Thoden, B.; Volkmuth, J., Wiedmann, D.: Zoch, H.-W.: Maü1 nd Formünderungen nfolge Würmebehandlung. Aufl., Expert erlag, Renningen, 2007Search in Google Scholar
2. Martin, H.: Heat and Mass Transfer between Impinging Gas Jets and Solid Surfaces. Adv. Heat Transfer13 (1977), p. 1–60Search in Google Scholar
3. Ohland, J.; Clausen, B.; Hunkel, M.; Lübben, Th.; Hoffmann, F.; Mayr, P.: Hürtbarkeit von Stühlen unter Gasabschrecken, Teil 1. HTM Z. Werkst. Waermebeh. Fertigung56 (2001) 6, p. 379–385Search in Google Scholar
4. Hunkel, M.; Schüttenberg, S.; Frerichs, F.; Fritsching, U.; Zoch, H.-W.: Verzugskompensation mittels Abschreckung in flexiblen Düsenüfeldern, Teil 2: Würmebehandlung. HTM Z. Werkst. Waermebeh. Fertigung59 (2004) 5, p. 351–357Search in Google Scholar
5. Timm, W.; Weinzierl, K; Leipertz, A.: Heat Transfer in subcooled jet impingement boiling at high wall temperatures. Heat and Mass Transfer (2003), p. 1385–1393Search in Google Scholar
6. Hoffmann, F.; Kessler, O.; Lübben, Th.; Mayr, P.: “Distortion Engiüneering” - Distortion Control during the Production Process. Heat Treatment of Metals31 (2004) 2, p. 27–30Search in Google Scholar
7. Schuettenberg, S.; Frerichs, F; Hunkel, M.; Fritsching, U.: Process technology for distortion compensation by means of quenching in flexible jet fields. Int. J. Materials and Product Technology24 (2005), p. 259–26910.1504/IJMPT.2005.007953Search in Google Scholar
8. Weisman, J.; Pei, B. S.: Prediction of critical heat flux in flow boiling at low qualities. Int. J. Heat and Mass Transfer10 (1983), p. 1463–147710.1016/S0017-9310(83)80047-7Search in Google Scholar
9. Auracher, H.; Marquard, W.: Experimental studies of boiling mechaünisms in all boiling regimes under steady-state and transient condiütions. Int. J. Thermal Sciences41 (2002), p. 586–598Search in Google Scholar
10. Stich, A.; TensiH.M.: Würmeübertragung und Temperaturverteiülung mit Benetzungsverlauf beim Tauchkühlen. Hürterei-Techn. Mitt.50 (1995) 1, p. 31–35Search in Google Scholar
11. Krause, F.; Fritsching, U.: Modeling and Simulation of Boiling Heat Transfer in Quenching Applications. Proc. Int. Conf. Multiphase Flow ICMF 2007, Leipzig, Germany, July 9–13, 2007, Paper No. S5 MonC7Search in Google Scholar
© 2007, Carl Hanser Verlag, München
Articles in the same Issue
- Inhalt/Contents
- Inhalt
- Kurzfassungen/Summaries
- Kurzfassungen/Summaries
- Fachbeiträge/Technical Contributions
- Distortion of components due to segregations of a low alloy SAE 5120 steel after blank and case hardening∗
- Rundheitsänderungen bei der ungleichmäßigen Erwärmung von Wälzlagerringen∗
- Distortion measurements of cylindrical 20MnCr5 discs during quenching in oil∗
- Substitution of quenching oils with high risk of fire by water-based quenchants – without flames and fumes∗
- Controlling of workpiece distortion by quenching in flexible Fluid Jet Fields∗
- Automatische Qualitätsregelung für die Gasabschreckung von Wälzlagerringen∗
- Einfluss innerer Spannungen auf die Umwandlungsplastizität und das Umwandlungsverhalten∗
- Verzugsbeherrschung bei der Herstellung von Rumpfteilen im Flugzeugbau∗
Articles in the same Issue
- Inhalt/Contents
- Inhalt
- Kurzfassungen/Summaries
- Kurzfassungen/Summaries
- Fachbeiträge/Technical Contributions
- Distortion of components due to segregations of a low alloy SAE 5120 steel after blank and case hardening∗
- Rundheitsänderungen bei der ungleichmäßigen Erwärmung von Wälzlagerringen∗
- Distortion measurements of cylindrical 20MnCr5 discs during quenching in oil∗
- Substitution of quenching oils with high risk of fire by water-based quenchants – without flames and fumes∗
- Controlling of workpiece distortion by quenching in flexible Fluid Jet Fields∗
- Automatische Qualitätsregelung für die Gasabschreckung von Wälzlagerringen∗
- Einfluss innerer Spannungen auf die Umwandlungsplastizität und das Umwandlungsverhalten∗
- Verzugsbeherrschung bei der Herstellung von Rumpfteilen im Flugzeugbau∗