快开门超临界淬火釜疲劳分析文献综述

1 课题背景

快开门淬火釜属于疲劳压力容器^[1-2]，广泛用于石油、化工、化纤行业。本课题需设计一台快开门超临界淬火釜，并进行结构应力分析。设计内容包括结构设计、强度计算、有限元应力分析及疲劳分析、施工图设计等。本课题包含机械原理、机械设计、过程装备成套技术等专业知识。如何能够在了解结构基础，工作原理的基础上，作出设计，并进行优化，是本课题最主要的任务。

其中快开门式结构是指运用于接管，法兰及其他通孔不能满足工艺要求或工件不方便通过场合的一种快速锁紧密封的装置。快开门结构具有操作简单，方便拆卸，开闭，承压范围广^[3-4]的特点，被广泛使用，小从日常的器具高压锅，消毒柜到大型釜，舱设备。淬火釜需要经常开启关闭，快开门结构运用于淬火釜，能够有效的提高淬火工艺的效率，并满足较高的密封要求^[5]和大型零部件的热加工尺寸要求。

超临界淬火即高压或超高压气淬，高压气淬可以减小零件热处理畸变^[6]，相比传统油淬减少污染，免清洗，无氧化^[7-9]。目前急需解决的气体导热能力相比液体非常有限和冷却速度的局限性，满足大工件的淬火要求。

淬火釜是一个典型的压力，温度间歇性变化的容器，每经历一次淬火工艺流程就是常压到高压（超高压）再到常压以及对应温度相似变化规律的循环过程。加上与快开门结构结合，因此主要针对压力和温度的变化进行在结构上，尤其是筒体与端盖或封头处, 接管与筒体处，卡箍结构形式^[10-12]的合理设计。在满足工艺要求的情况下，得到更为合理的结构尺寸，提高安全性，经济性，环保性。

2 国内外研究现状

2.1 快开式结构发展

快开门式压力容器结构根据连接锁紧处的具体结构，主要有三种形式：卡箍式连接结构、齿啮式卡箍连接结构和平盖剪切结构^[13]。根据具体工作时设备部件运动的形式齿啮式卡箍连接结构可分为转圈型和转盖型（整体式），前者即端盖和筒体不动，卡箍转动与筒体和端盖法兰错齿后开启，后者是端盖转动与卡箍错齿到位后开启^[14]。

廖强等人最新发明的卡箍式快开门装置,卡箍包括两半圆形的第一卡箍和第二卡箍，通过卡箍内的凹槽的结构设计使得快开门装置能够在第一卡箍和第二卡箍能够在相向运动中实现舱门闭合和开启速度的提高^[15]。