In normali condizioni industriali, un dispositivo per il trattamento termico in lega resistente al calore in genere dura Da 300 a 600 cicli termici , o più o meno Da 2 a 5 anni a seconda della frequenza del ciclo, dell'atmosfera del forno e del modello di caricamento. Il vero costo del ciclo di vita non è solo il prezzo di acquisto: è la somma del costo iniziale, della frequenza di sostituzione moltiplicata per il prezzo unitario, dell'energia extra consumata da un dispositivo sovradimensionato o degradato, della manodopera di manutenzione e degli scarti causati dal guasto dell'apparecchio. Un apparecchio con un prezzo iniziale più elevato ma con un ciclo di vita più lungo e una migliore stabilità del carico produce quasi sempre un costo inferiore per parte trattata in un periodo di due o tre anni.

Quanto tempo Apparecchi per trattamenti termici Tipicamente Ultimo

La durata utile viene misurata in cicli termici anziché in tempi di calendario, poiché un dispositivo utilizzato in un forno continuo a tre turni accumula usura molto più velocemente di uno utilizzato in un singolo lotto giornaliero. La tabella seguente riflette gli intervalli di campo comuni riportati per i dispositivi in ​​lega resistente al calore fusi che funzionano entro l'intervallo di temperatura nominale e le normali condizioni di manutenzione.

Queste cifre presuppongono che l'attrezzatura non sia sovraccaricata oltre la sua capacità nominale di progetto e che il controllo dell'atmosfera del forno sia mantenuto entro le specifiche. I forni continui tendono a mostrare una durata di calendario più breve perché l'attrezzatura accumula cicli molto più rapidamente, anche se il tasso di usura per ciclo può essere paragonabile alle apparecchiature del forno batch.

Cosa riduce o estende la durata di servizio

Quattro meccanismi determinano il degrado degli apparecchi e ciascuno risponde in modo diverso alle scelte di progettazione e materiali.

• Fatica termica: Il riscaldamento e il raffreddamento ripetuti provocano microfessurazioni nei punti di concentrazione delle sollecitazioni come angoli acuti, giunti di saldatura e transizioni sottili. Le strutture rinforzate delle nervature e gli angoli raggiati riducono significativamente questo effetto.
• Ossidazione ad alta temperatura e attacco di carburazione: L'esposizione continua sopra i 1000°C accelera la formazione di scaglie superficiali e la precipitazione del carburo ai bordi del grano, che infragilisce la lega nel tempo.
• Carico meccanico e scorrimento: Il carico sostenuto a temperature elevate provoca una lenta deformazione permanente, o scorrimento, che si manifesta sotto forma di vassoi cadenti o cestelli disallineati molto prima che si verifichi una frattura totale.
• Chimica dell'atmosfera: Le atmosfere di bagno salino, nitrurazione e cementazione sono più aggressive degli ambienti neutri o sotto vuoto e in genere riducono la durata dell'attrezzatura dal 20 al 40% rispetto al funzionamento in atmosfera pulita.

Scomposizione della formula del costo del ciclo di vita

Il costo totale di proprietà di un set di attrezzature è meglio espresso come: Costo iniziale, più Frequenza di sostituzione moltiplicata per il costo unitario, più Costo energetico aumentato dovuto alla massa eccessiva dell'attrezzatura o alla scarsa efficienza di impilamento, più Costo di manutenzione, più Costo di scarto causato dal guasto di una parte correlata all'attrezzatura. Ogni elemento è quantificabile e dovrebbe essere monitorato separatamente anziché giudicato solo sulla fattura di acquisto.

Un dispositivo con un prezzo superiore del 20-30% ma costruito con una lega arricchita di nichel come 1.4852 o 2.4879 può prolungare la durata del ciclo del 40-60%, il che di solito compensa il prezzo di acquisto più elevato nel primo ciclo di sostituzione e riduce successivamente il costo combinato per lotto trattato.

Serie di dispositivi per il trattamento termico in primo piano

Una selezione rappresentativa di dispositivi in lega resistente al calore progettati per diversi tipi di forni, profili di carico e intervalli di temperature di esercizio.

Set di dispositivi per uso continuo

Forno continuo

Apparecchio per temperature estreme

Servizio ad alta temperatura

Dispositivo per vuoto e atmosfera

Forno sottovuoto

Apparecchiature aerospaziali e automobilistiche

Dovere di precisione

Dispositivo durevole Cr25Ni20

Carico pesante

Il grado della lega determina direttamente il costo per ciclo

Non tutti gli apparecchi necessitano della lega più costosa disponibile. Adattare la qualità all'atmosfera e alla temperatura effettive evita di pagare per prestazioni che non verranno mai utilizzate, mentre specifiche insufficienti portano a guasti prematuri e costi nascosti di scarto.

Componenti complementari del forno che influiscono sul costo totale

Le attrezzature raramente funzionano in modo isolato, pertanto un modello realistico dei costi del ciclo di vita dovrebbe tenere conto anche dei componenti che condividono lo stesso ambiente del forno. I rulli del forno e i gruppi dei rulli della suola per i forni a nastro fuso subiscono meccanismi di scorrimento e ossidazione simili e il loro programma di sostituzione spesso si sovrappone al cambio delle attrezzature. I tubi di calore radiante prodotti mediante fusione centrifuga vengono generalmente valutati sulla stessa curva prestazionale della lega, poiché entrambe le parti si basano su getti di acciaio resistenti al calore e allo scorrimento viscoso. I cestelli per fusione di precisione, i vassoi di base per il trattamento termico e gli impianti saldati per il trattamento termico condividono il percorso della fusione a cera persa o a cera persa che fornisce superfici lisce e fattori di stress ridotti.

Per le linee continue e azionate a catena, le colonne del forno, le rotaie e i rulli del forno AFC, la testa dello spintore AFC e le piastre della catena per i forni di colata a catena dovrebbero essere rivisti insieme alla durata dell'attrezzatura, poiché una rotaia o un componente spintore usurato può introdurre un carico irregolare che accelera l'affaticamento dell'attrezzatura. Anche le apparecchiature rotanti, come le pale della ventola Ipsen e i rivestimenti resistenti all’usura attorno alla zona calda, influiscono sull’uniformità dell’atmosfera, che a sua volta cambia il modo in cui un apparecchio si riscalda e si raffredda in un lotto.

Pratiche di manutenzione che prolungano la durata e riducono i costi

• Ispezionare eventuali deformazioni, crepe o accumuli di calcare visibili a intervalli fissi anziché solo dopo un guasto visibile.
• Ruotare i dispositivi tra le posizioni del forno per distribuire uniformemente l'esposizione al ciclo termico.
• Applicare rivestimenti protettivi alluminanti o ceramici laddove la chimica dell'atmosfera è aggressiva, poiché i rivestimenti possono aggiungere cicli misurabili prima che sia necessaria la sostituzione.
• Riparare tempestivamente le crepe localizzate con la saldatura ad elettrodo resistente al calore, prima che la fessura si propaghi attraverso una nervatura portante.
• Mantieni un conteggio accurato dei cicli per ogni apparecchio anziché fare affidamento sull'ora del calendario, poiché il conteggio dei cicli è il predittore più affidabile della vita rimanente.

Quando riparare, riverniciare o sostituire

Un apparecchio che mostra un'ossidazione superficiale in fase iniziale o una lieve deformazione inferiore al 2% della sua dimensione originale è solitamente un buon candidato per il rivestimento o la riparazione localizzata. Una volta che la fessurazione raggiunge un elemento portante primario, o la deformazione supera la tolleranza necessaria per un carico uniforme della parte, la sostituzione è più economica della riparazione continua, poiché ripetute riparazioni di saldatura su un getto sottoposto a cicli pesanti introducono nuovi punti di concentrazione delle sollecitazioni e aumentano il rischio di guasti nel forno.

Punti chiave per la pianificazione degli approvvigionamenti

La vita utile degli apparecchi fusi resistenti al calore è generalmente compresa tra 300 e 600 cicli e il costo del ciclo di vita dovrebbe sempre essere modellato utilizzando la formula completa piuttosto che il solo prezzo di acquisto. Selezionando il tipo di lega che corrisponde alla temperatura e all'atmosfera effettive del forno, monitorando i cicli anziché i giorni di calendario e coordinando la manutenzione su dispositivi, rulli, guide e relativi interni del forno si ottiene il costo sostenibile più basso per lotto trattato.