Vliv teploty a koncentrace polymerních roztoků na intenzitu chlazení při tepelném zpracování

Influence of Temperature and Concentration of Polymer Quenchants on Cooling Intensity at Heat Treatment

journal article - other

Czech

Tepelné zpracování zanořením ohřátého výrobku do chladiva je běžná, od pradávna využívaná technologie. Intenzita chlazení je zde primárně určena volbou chladicí kapaliny. Dalšími faktory, které je možné ovlivnit, je teplota kapaliny a případně její vynucené proudění kolem ochlazovaného povrchu. Obecně můžeme uvažovat chladicí prostředky od použití vody jako velmi intenzivního chladiva, přes škálu minerálních a podobných olejů, po použití roztavených solí, které mohou mít podstatně nižší intenzitu přenosu tepla. Další, nyní častěji využívanou variantou je chlazení polymerními roztoky s vodou. V běžných aplikacích bývají užívány koncentrace mezi 5 a 30 % polymeru ve vodě, které umožňují řízení intenzity chlazení v široké škále pokrývající oblast mezi použitím čisté vody a oleje. Tento článek je věnován vlivu teploty a koncentrace polymerních roztoků na bázi PAG (polyalkylenglykol) na intenzitu chlazení. Experimentálně byly studovány i vyšší koncentrace polymeru a vliv teploty chladiva na průběh ochlazovacích křivek. Využití vyšších koncentrací a proměnných teplot chladiva přineslo některé překvapivé výsledky s potenciálem pro jejich technické využití.

The success of heat treatment of any metal alloy and achievement of the required properties is dependent on the entire process. Quenching is an integral part of heat treatment. Selection of a proper quenchant, its temperature and possibly also concentration, are the key factors. If an alloy is quenched too quickly, distortion increases. If it is quenched too slowly, excessive heterogeneous precipitation occurs. Hot water is often selected as an alternative to cold water quenching for distortion reduction. Another, generally better alternative, is the use of polymer quenchants. Commonly a PAG (polyalkylene glycol) co-polymer is used. Concentrations between 5 % and 30 % provide quenching power ranging from that similar to fast quenching oils to that greater than water. This article contains a study of even higher concentrations, which appear to have very different cooling characteristics. The experiments proved a very strong dependence of cooling rate on concentration. While the generally-used concentrations under 50 % cause an intensive cooling almost immediately after immersion, with higher concentrations the cooling rate remains to be approx. 400 Wm-2K-1and an abrupt increase of the cooling rate occurs at a lower surface temperature. When using the same initial temperature of the coolant (e.g. 60 °C) and different concentrations, a gradual change of the surface temperature, when this effect appears, can be observed. It is very important to determine the accuracy, with which it is possible to maintain the coolant temperature within the certain range. A large increase of the coolant temperature during the quenching process may cause a significant change of the assumed cooling rate.

tepelné zpracování, kalicí media, chlazení zanořováním, polymerické roztoky

heat treatment, immersion cooling, polymer quenchants

HŘIBOVÁ, V.; KOMÍNEK, J.; RAUDENSKÝ, M.

2015

23. 2. 2015

Ocelot s.r.o

Ostrava - Vítkovice

0018-8069

Hutnické listy

68

1

Czech Republic

10

15

6