Tekerlekli ocaklı fırın, büyük bir termal sistemdir. Sıcaklık gradyanları kaçınılmazdır, ancak bunlar yönetilebilir. Sıcaklık Homojenliği Araştırması (TUS), yönetimin işe yaradığını kanıtlayan testtir.
MONTE INTELLIGENCE, fırın devreye alma sürecinin bir parçası olarak TUS testleri gerçekleştirir ve fırın ömrü boyunca periyodik olarak yeniden test yapılmasını önerir. Bu makale, havacılık, otomotiv ve genel ısıl işlem ekipmanları için en yaygın olarak referans alınan standart olan AMS 2750F kapsamındaki TUS gereksinimlerini açıklamaktadır.
AMS 2750F, fırınları sıcaklık homojenliği toleransına göre sınıflandırır. Sınıf 1, ±3°C homojenlik gerektirir; bu en dar toleranstır ve türbin diskleri ve yapısal dövmeler gibi kritik havacılık bileşenleri için kullanılır. Sınıf 2, ±6°C gerektirir; bu, çoğu havacılık ısıl işlemi için standarttır. Sınıf 3, ±8°C gerektirir. Sınıf 4, ±10°C gerektirir. Sınıf 5, ±14°C gerektirir. Sınıf 6, ±28°C gerektirir; bu en geniş toleranstır ve gerilim giderme ve kritik olmayan uygulamalar için kullanılır.
Tekerlekli ocaklı bir fırın için, Sınıf 2 (±6°C) değerine ulaşmak zorlu ancak ulaşılabilir bir hedeftir. Bu tip bir fırın için Sınıf 1 (±3°C) değerine ulaşmak, fiziksel ölçek nedeniyle son derece zordur; 10 metre uzunluğundaki bir fırın haznesinde, brülör yerleşimi, baca gazı akış düzenleri ve kapı ısı kaybından kaynaklanan doğal sıcaklık gradyanları bulunur. Tekerlekli ocaklı bir fırında Sınıf 1 TUS değeri, genellikle gaz brülörleri yerine çok hassas bölge kontrolüne sahip elektrikli ısıtma elemanları gerektirir.
AMS 2750F kapsamındaki TUS prosedürü, fırın çalışma bölgesinin tamamına bir dizi termokupl yerleştirilmesini gerektirir. Çalışma bölgesi, belirtilen ısıl işleme tabi tutulacak iş yükünün yerleştirilmesi gereken hacimdir; sıcaklığın daha az homojen olma olasılığının yüksek olduğu duvarlar, kapı ve arka duvar yakınındaki alanlar hariç tutulur. Tekerlekli ocaklı bir fırın için çalışma bölgesi tipik olarak duvarlardan, tavandan ve kapıdan en az 300 mm ve ocak yüzeyinden en az 150 mm uzaklıktaki hacim olarak tanımlanır.
Gerekli TUS termokupl sayısı, çalışma alanı hacmine bağlıdır. 0,085 metreküpe (3 fit küp) kadar olan hacimler için, dikdörtgen bir ızgaranın her köşesinde bir tane ve merkezde bir tane olmak üzere toplam 9 termokupl gereklidir. 0,085 ile 6,4 metreküp arasındaki hacimler için, sayı 4x4x4'lük bir ızgaraya veya en boy oranına bağlı olarak 15-40 termokupla yükselir. 30-50 metreküp çalışma alanına sahip büyük bir tekerlekli ocak fırını için, standart, bitişik iki ölçüm noktasının 0,6 metreden fazla uzaklıkta olmaması için yeterli sayıda termokupl içeren bir ızgara gerektirir.
Termokupl dizisi, genellikle paslanmaz çelik borulardan yapılmış hafif bir yapı olan test çerçevesine monte edilir; bu yapı, fırındaki hava akışını veya ısı transferini önemli ölçüde etkilemeden termokuplları belirtilen konumlarına yerleştirir. Test çerçevesi vagonun üzerine yerleştirilir ve vagon, inceleme için fırının içine taşınır.
Ölçüm, fırının minimum ve maksimum çalışma sıcaklıklarında ve genellikle bir veya daha fazla ara sıcaklıkta da gerçekleştirilir. 500-1100°C aralığında çalışan bir fırın için ölçüm, 500°C, 800°C ve 1100°C'de olmak üzere üç tam ölçüm döngüsü şeklinde yapılır. Her sıcaklıkta, fırın stabilize olduktan sonra (tüm ölçüm termokuplları 30 dakika boyunca ayar noktasının ±3°C'si içinde kaldıktan sonra), en az 30 dakika boyunca veri toplanır.
Kabul kriteri, tüm ölçüm termokupllarının veri toplama süresi boyunca belirtilen homojenlik tolerans bandı içinde kalmasıdır. Herhangi bir termokupl toleransın dışına çıkarsa, ölçüm o sıcaklıkta başarısız sayılır. Başarısız ölçümler, fırın kontrollerinin (genellikle kontrol cihazındaki bölge sıcaklık sapmalarının) ayarlanmasını ve yeniden test edilmesini gerektirir.
Bölge sıcaklık sapması ayarı, homojenliği iyileştirmenin temel aracıdır. TUS (Termal Sıcaklık Ölçüm Sistemi), fırının ön kısmının (kapıya yakın) ayarlanan sıcaklıktan 8°C daha soğuk, arka kısmının ise ayarlanan sıcaklıkta çalıştığını gösteriyorsa, ön bölge kontrol ünitesi +8°C sapma ile programlanabilir. Ayarlamadan sonra, iyileşmeyi doğrulamak için TUS tekrar çalıştırılır. Çoğu fırın, ilk ölçüm ±10°C veya daha kötü sonuçlar gösterse bile, uygun bölge sapması ayarıyla Sınıf 2 homojenliğe ulaşabilir.
Denetim aralığı, fırın sınıfına ve işin kritiklik derecesine bağlıdır. Havacılık ve uzay bileşenlerini işleyen 2. sınıf fırınlar için, AMS 2750F'ye göre TUS her 6 ayda bir tekrarlanmalıdır. Ticari ısıl işlem uygulayan 4. sınıf fırınlar için yıllık denetim tipiktir. Brülör değişimi, kontrol sistemi yükseltmesi, refrakter kaplama yenilemesi gibi büyük fırın modifikasyonları, yeniden yeterlilik denetimini tetikler.
TUS ve SAT (Sistem Doğruluk Testi) arasındaki ilişki sıklıkla karıştırılır. TUS, çalışma bölgesindeki sıcaklık dağılımını ölçer. SAT ise fırın kontrol ve kayıt termokupllarının kalibre edilmiş bir referansa göre doğruluğunu ölçer. Her iki test de AMS 2750 uyumluluğu için gereklidir, ancak farklı amaçlara hizmet ederler. Bir fırın SAT'ı geçebilir (kontrol termokuplu doğru okuma yapar) ancak TUS'u geçemeyebilir (çalışma bölgesinin bazı kısımları kontrol noktasına göre çok sıcak veya çok soğuk olabilir).
Dokümantasyon, TUS'un (Termoskopik Sistem Testi) teslim edilecek çıktısıdır. İnceleme raporu, fırın kimliğini, test tarihini, test sıcaklıklarını, termokupl konumlarını gösteren bir diyagramı, tüm veri toplama dönemi boyunca tüm termokupllardaki ham sıcaklık verilerini, hesaplanan sıcaklık homojenliğini ve geçme/kalma kararını içermelidir. Bu rapor, fırın kalite kaydının bir parçası haline gelir ve müşteri denetimleri ve NADCAP akreditasyonu sırasında incelenir.
MONTE INTELLIGENCE, fırın devreye alma sürecinin bir parçası olarak ilk TUS (Termokupl Ölçümü) hizmetini sunar ve periyodik yeniden ölçüm hizmetleri sağlayabilir. Ayrıca termokupl montaj donanımı, veri toplama sistemleri ve raporlama yazılımı da tedarik ediyoruz.
TUS hizmetleri veya fırın devreye alma desteği için helenxu@cnlymonte.com adresinden iletişime geçin.
