Abstract
The use of CFD (Computational Fluid Dynamics) is a powerful engineering analysis tool to reduce distortion, improve yield and to improve “first-time” quality. In this paper, CFD was used to understand quenchant flow in a quench tank, and to understand the effect of quenchant flow on part distortion. FLUENT was used to simulate the quenchant flow through a quench rack of automotive pinions. The analysis showed several locations where the flow could be improved in the quench tank, and identified regions of quenching non-uniformity on the parts. The flow on the parts was examined on the stem, the head and the overall pinion, to identify locations of suspected high distortion.
Kurzfassung
CFD (Computational Fluid Dynamics) ist ein leistungsfähiges Werkzeug, mit dem der Verzug verringert und der Ertrag sowie die „Treffsicherheit“ einer Wärmebehandlung verbessert werden können. CFD wurde in der vorliegenden Arbeit benutzt, um die Strömung des Abschreckmittels in einem Abschreckbehälter und den Einfluss der Strömung auf den Verzug von Bauteilen zu verstehen. Die Strömung durch ein Chargiergestell wurde mit FLUENT simuliert. Die Analyse ergab mehrere Stellen im Abschreckbehälter, an denen die Strömung verbessert werden könnte und zeigte Bereiche auf den Teilen an, die ungleichmäßig abgeschreckt wurden. Die Umströmung wurde am Schaft, am Kopf und am Ritzel insgesamt untersucht, um Bereiche zu finden, an denen großer Verzug zu befürchten ist.
References
1. MacKenzie, D. S.; Kumar, A.; Metwally, H.: Optimizing Agitation and Quench Uniformity using CFD. Proc. 23rd ASM Heat Treating Society Conference, Sept. 25–28, 2005, Pittsburgh/Pa., USA, Herring, D. (Ed.), ASM Int., 2006, p. 271–278Search in Google Scholar
2. MacKenzie, D. S.; ZhichaoLi; Ferguson, B. L.: Effect of Quenchant Flow on the Distortion of Carburized Automotive Pinion Gears. Proc. 5th Int. Conf. on Quenching and Control of Distortion and Europ. Conf. on Heat Treatment 2007, April 25–27, 2007, Berlin, Grosch, J.; Kleff, J.; Luebben, Th. (Eds.); AWT, Bremen, 2007, p. 119–129Search in Google Scholar
3. Sankaran, K. K.; Tuegel, E. J.; Kremer, K. L.; Schwartz, D. S.: Microstructure-property relationships in thick plate Al 7050 products. 1st Int. Non-Ferrous and Technology Conf., March 10–12, 1997, St. Louis, Missouri/USA, Bains, T.; MacKenzie, D. S. (Eds.); ASM International, Materials Park OH/USA, 1997, p. 325–333Search in Google Scholar
4. MacKenzie, D. S., Totten, G. E., Gopinath, N.: CFD modelling of quench tank agitation. Proc. 10th Congr. IFHT and 3rd ASM int. Europe Heat Treatment and Surface Engineering Conf., Sept. 1–5, 1996, Brighton/UK, Bell, T.; Mittemeijer, E. J. (Eds.); IOM Communications Ltd., London/UK, 1999, p. 655–669Search in Google Scholar
© 2007, Carl Hanser Verlag, München