Tendencia de desarrollo de equipos térmicos compuestos avanzados de alta temperatura.

El llamado material compuesto se refiere a un sistema de material nuevo multifásico preparado por dos o más materiales componentes utilizando una determinada tecnología de proceso, y su rendimiento integral es mejor que el de los respectivos materiales componentes. El material compuesto avanzado se refiere al material compuesto compuesto por refuerzo de alto rendimiento, como fibra de carbono, aramong y otros polímeros resistentes al calor de alto rendimiento, incluida una base metálica, una base cerámica y una base de carbono (grafito) y material compuesto funcional. Cada material componente del material compuesto juega un papel sinérgico en el rendimiento. En comparación con los materiales tradicionales, tiene alta resistencia específica, peso ligero, alto módulo específico y buena resistencia a la fatiga. Y un buen rendimiento de amortiguación de vibraciones y muchas otras ventajas, ampliamente utilizado en la industria de defensa nacional, aeroespacial, fabricación de automóviles y otros campos.

Con el desarrollo de campos de alta tecnología, especialmente con el desarrollo de tecnologías avanzadas de equipos aeroespaciales como misiles de velocidad ultrarrápida, grandes vehículos de lanzamiento, cápsulas espaciales, cazas supersónicos y la nueva generación de grandes aviones, y con la mejora de las condiciones de vida de las personas Conciencia sobre la conservación de recursos y la protección del medio ambiente, los requisitos para materiales compuestos avanzados están aumentando gradualmente. Por tanto, el equipo térmico de alta temperatura de materiales compuestos avanzados es cada vez más exigente. Como la llamada "generación de materiales, generación de equipos", la historia del desarrollo de materiales compuestos avanzados muestra que la aparición de una generación de nuevos materiales apoya la investigación y el desarrollo de una generación de nuevos equipos, y el desarrollo de una generación. de nuevos equipos lidera la aplicación de una generación de nuevos materiales.

El proceso de preparación de materiales compuestos avanzados resistentes a altas temperaturas también se introduce constantemente, pero no importa qué tipo de proceso de preparación, se debe utilizar equipo térmico. En el proceso de preparación de fibra de carbono, materiales compuestos de carbono/carbono y la mayoría de los materiales compuestos de matriz cerámica, existe un proceso de materias primas inorgánicas o cerámicas, y este proceso debe completarse mediante equipos térmicos especiales para evitar la oxidación de componentes no óxidos. como fibra de carbono, matriz de carbono, materias primas orgánicas a altas temperaturas. Para los compuestos de matriz metálica, a menudo se requieren procesos de tratamiento térmico como recocido al vacío, enfriamiento y carburación en el proceso de preparación, y estos procesos también requieren equipos térmicos especiales para completarse. Simplemente la estructura, el principio y la función de los equipos térmicos utilizados en diferentes procesos son diferentes. Por ejemplo, el horno de mufla utilizado para cocer materiales compuestos de SiO2f/SiO2 y componentes preparados mediante el proceso Sol-gel es relativamente simple en estructura, principio y función; Por ejemplo, el horno CVI utilizado en la preparación de materiales y componentes compuestos de Cf/SiC mediante el proceso CVI tiene una estructura, un principio y una función mucho más complejos. Sin embargo, ya sea que estos equipos térmicos sean simples o no, su nivel de rendimiento a menudo determina el nivel de rendimiento de los materiales y componentes preparados, lo que se denomina "generación de equipos, generación de materiales".

Para apoyar el desarrollo de tecnología de equipos en el sector aeroespacial avanzado y otros campos, al mismo tiempo, para ayudar a ahorrar recursos y proteger el medio ambiente, el rendimiento de los materiales compuestos avanzados continúa avanzando y el proceso de preparación correspondiente se ha mejorado continuamente. , que también condujo al progreso de la tecnología avanzada de equipos térmicos compuestos y hacia una dirección ecológica, integrada, automatizada, inteligente y a gran escala.

Con el desarrollo continuo de la industria aeroespacial y la creciente demanda de peso ligero, confiabilidad y comodidad, se espera combinar múltiples componentes en un todo y reducir la cantidad de componentes, lo que hace que el tamaño de los componentes aeroespaciales sea cada vez más grande, y La instalación térmica a gran escala se hace cada vez más necesaria. Por ejemplo, el tamaño de apariencia de un componente compuesto avanzado de un vehículo aeroespacial es tan grande como 3000*3000*4000 mm, y el tamaño de la carcasa del equipo térmico correspondiente es tan grande como 6000*6000*10000 mm.

El tamaño de los componentes de fabricación de equipos térmicos tradicionales es limitado y el componente depende del empalme, su estabilidad es pobre y no puede ser una mejor producción en masa. Los equipos térmicos a gran escala pueden producir componentes de gran tamaño, lo que brinda la posibilidad de satisfacer las necesidades de la industria aeroespacial. Al mismo tiempo, después de los equipos térmicos a gran escala, se pueden fabricar más componentes en una sola producción, lo que puede mejorar la eficiencia de la producción y reducir los costos.

En el proceso de investigación y desarrollo a gran escala de equipos térmicos, la optimización del campo de temperatura y del campo de flujo del equipo mediante simulación es una tendencia de desarrollo importante, y también es un medio técnico importante para ajustar y optimizar el coeficiente de expansión térmica de los equipos relacionados. Los componentes resuelven el problema del aumento de la cantidad absoluta de expansión térmica y la falla de expansión de los elementos calefactores a altas temperaturas.

Otra tendencia en el desarrollo de equipos térmicos es la integración, es decir, los equipos térmicos de diferentes procesos de materiales relacionados se integran en un solo conjunto de equipos. La integración puede reducir el proceso de calentamiento y enfriamiento de cada proceso, reducir el consumo de energía, mejorar la eficiencia de la producción e incluso realizar la transformación de producción intermitente a producción continua y mejorar el rendimiento del producto. Por ejemplo, la preparación de fibra de carbono generalmente incluye preoxidación, carbonización a baja temperatura, carbonización a alta temperatura, grafitización y otros procesos de tratamiento térmico. En el proceso tradicional los equipos térmicos de estos procesos son independientes entre sí, por lo que todo el proceso es intermitente, obviamente, cada proceso tiene un proceso de calentamiento y enfriamiento, y también hay un proceso de transferencia entre los procesos. Si el equipo térmico de estos procesos se combina e integra orgánicamente en uno o un conjunto de equipos térmicos para formar equipos de producción continua, no solo mejora la eficiencia de la producción, sino que también ahorra en gran medida la energía térmica consumida y desperdiciada por el equipo térmico original de cada proceso. debido al calentamiento y enfriamiento. No solo eso, la producción continua integrada, sino que también elimina efectivamente el efecto adverso del aire durante el proceso de transferencia entre los procesos tradicionales sobre la calidad de la fibra, mejora la calidad de la fibra.

La función del producto se divide en módulos, cada módulo está diseñado por separado y se mejora la universalidad del módulo, pero la conexión entre los módulos es simple y eficiente. Esto reduce el ciclo de diseño del producto, mejora la eficiencia del desarrollo del producto y mejora la eficiencia de revisión y mantenimiento durante el uso del equipo, reduciendo los costos de revisión y mantenimiento del usuario. La dificultad del desarrollo integrado de equipos térmicos es que cada proceso no se afecta entre sí. Las materias primas sin reaccionar o los productos incompletos del proceso anterior no pueden afectar el proceso del siguiente proceso, o los productos del proceso no pueden devolverse al proceso anterior. Al mismo tiempo, si se protegen diferentes atmósferas entre cada proceso, no se pueden producir mezclas ni otros efectos entre diferentes atmósferas.

El equipo térmico adopta un sistema de control automático, en el proceso de producción, la temperatura, la atmósfera, la presión y otros parámetros son controlados automáticamente por el equipo, lo que reduce la operación manual y la desviación o mal funcionamiento provocado por el hombre, mejorando la precisión del proceso de producción. Además, en comparación con el transporte manual de materiales con equipos térmicos tradicionales, el pesaje automático de materiales, la alimentación, descarga y transporte automático de materiales entre cada proceso reducen la influencia de los factores humanos en la calidad del producto y mejoran la estabilidad de la calidad. Al mismo tiempo, la reducción de la operación manual favorece la reducción de los riesgos de seguridad en la producción. Además, con el desarrollo de la industria de nuevos materiales y la aplicación de varios procesos nuevos, los requisitos para los operadores son cada vez mayores. La mejora de la automatización de los equipos y la simplificación de la operación de los equipos pueden reducir los requisitos técnicos, los requisitos de gestión y los ciclos de capacitación del personal en el proceso de producción, y reducir los costos laborales.

Sobre la base de la automatización, es necesario seguir desarrollándose en la dirección de la inteligencia. La tecnología inteligente de los equipos térmicos debe incluir: autoconciencia (tecnología de detección avanzada, Internet de las cosas), análisis y toma de decisiones inteligentes (computación en la nube, control inteligente), autoaprendizaje y autoadaptación (predicción, diagnóstico y análisis de big data). mejoramiento).

Para un equipo térmico inteligente, en primer lugar, debe tener una función de detección automática, es decir, a través de tecnología de detección avanzada, detección precisa en línea en tiempo real de varios parámetros relevantes en el propio equipo y un proceso avanzado de preparación de material compuesto, e incluso incluir el propiedades relevantes de los materiales y componentes preparados. Y la inspección de los datos percibidos se transmite al procesador inteligente de datos del equipo o al centro de procesamiento de datos del fabricante del equipo. Luego, el procesador inteligente de datos o el centro de procesamiento de datos del fabricante del equipo analiza estos datos a través de la computación en la nube y emite automáticamente instrucciones de ajuste a las agencias de equipos relevantes de acuerdo con los resultados del análisis relevantes, y las agencias relevantes logran el ajuste de parámetros de acuerdo con las instrucciones. Finalmente, los equipos inteligentes deben tener capacidad de autoaprendizaje y adaptación, es decir, los equipos térmicos inteligentes pueden basarse en los parámetros de rendimiento iniciales y finales de los materiales o componentes a procesar, pueden basarse en predicción, diagnóstico y optimización de big data, de forma automática. Proporcionar parámetros razonables de equipos y procesos, tratamiento térmico de materiales y componentes.

Además, la inteligencia de los equipos térmicos también debe incluir la información del equipo. Es decir, es necesario digitalizar e incluso visualizar la información del equipo, conectar el equipo a la red, establecer el Internet de las cosas y almacenar los datos recopilados en el centro de datos del equipo para mejorar el análisis inteligente y la toma de decisiones y la autoevaluación. Capacidad de aprendizaje y adaptación y nivel de equipamiento térmico inteligente.

El desarrollo integral de equipos térmicos no sólo debe prestar atención al rendimiento de los equipos y contribuir a la mejora del rendimiento y la eficiencia de producción de materiales y componentes, sino también maximizar la práctica de "alta eficiencia, bajo consumo de energía, bajas emisiones, cero "Emisiones" concepto de fabricación de productos ecológicos bajo la tendencia de desarrollo actual de defender vigorosamente la fabricación industrial, y esforzarse por optimizar y mejorar el diseño de equipos y el proceso de fabricación. Si bien se cumplen los requisitos del proceso de preparación de materiales y componentes, es necesario mejorar la eficiencia de utilización de energía tanto como sea posible y reducir el daño y la contaminación del cuerpo humano y el medio ambiente causados ​​por los gases residuales generados durante el proceso de preparación de materiales.

Por ejemplo, en el proceso de diseño y fabricación de equipos térmicos, Hunan Dingli Technology Co., Ltd. optimizó la estructura del horno, la forma y distribución del elemento calefactor mediante diseño y simulación asistidos por computadora, lo que mejoró el ahorro de energía y la ecualización de temperatura de el equipamiento. Al mismo tiempo, mediante el cálculo y diseño de la transferencia de calor, se adopta la nueva estructura de revestimiento termoaislante para reducir la disipación y el almacenamiento de calor del revestimiento, mejorar la uniformidad de la temperatura del horno y reducir la temperatura de la superficie del pared exterior de la carcasa del horno del equipo en 20 ℃. Además, mediante el uso de revestimiento de radiación infrarroja y otros nuevos materiales que ahorran energía, y al mismo tiempo el uso de ladrillos livianos, fibra refractaria y revestimiento compuesto, se reduce la radiación de calor de la pared exterior de la carcasa del horno y se reduce el calor. Pérdida, acorte el tiempo de calentamiento. El material del revestimiento es un tablero de fibra cerámica ligero, refractario y aislante térmico. En comparación con el revestimiento tradicional de estructura totalmente de ladrillo, la pérdida de calor y la pérdida por almacenamiento de calor se reducen considerablemente. Los productos de fibra son livianos y tienen una capacidad calorífica específica pequeña, lo que puede reducir el espesor de la capa aislante en aproximadamente 1/3, por lo que el peso total se reduce en aproximadamente un 30%. Además, el revestimiento del horno del equipo adopta toda la estructura de fibra, el material no aparecerá en el proceso de tratamiento térmico del fenómeno de fluctuación de temperatura del horno, ahorra energía alrededor del 30% que la estructura del horno tradicional, optimiza la tecnología de tratamiento de gas de cola. mejorar la eficiencia térmica, reducir la emisión de gases de escape. Finalmente, de acuerdo con la composición del gas de cola producido en el proceso, se diseña el correspondiente dispositivo de tratamiento de gas de cola, y las sustancias nocivas contenidas en él se tratan a su vez para realizar la emisión inofensiva del gas de cola.

"Si quieres hacer un buen trabajo, primero debes afilar tus herramientas", el desarrollo de la tecnología de fabricación de equipos se ha convertido en un factor clave en la promoción y transformación de la nueva industria de materiales de China. Acelerar el desarrollo de tecnología avanzada de fabricación de equipos térmicos relacionados con materiales compuestos es de gran importancia para promover el progreso tecnológico de la industria de materiales compuestos y lograr la transformación de "Hecho en China" a "Creado en China".