Нагрівання металу в полум'яних печах йде від зовнішніх шарів до внутрішніх; отже, можливість нагріву тут обумовлена нерівністю
де t - температура робочого простору печі;
t1 - температура поверхневих шарів нагрівається предмета;
t2 - температура внутрішніх шарів його.
Так як процес передачі тепла від печі до всієї маси нагрівається металу не миттєвий, то наведене нерівність практично залишається в силі майже протягом всього часу нагріву металу в полум'яній печі, внаслідок чого і рекомендується, як було сказано вище, не допускати занадто швидкого нагрівання, що може викликати тріщини в нагрівається заготівлі.
З іншого боку, при надмірно тривалому нагріванні метал набуває грубозернисту будову (перегрів), і при взаємодії з пічними газами у верхніх шарах заготовки може змінитися його хімічний склад (перевитрата).
Результатом перегріву є зниження механічних якостей металу; перепал призводить до псування виробу.
Нарешті, для отримання хорошої якості металу у виробі необхідно нагрівати його перед обробкою тиском до певної температури. Ця температура визначається, з одного боку, прагненням полегшити деформування металу, з іншого - міркуваннями про недопущення зайвого зростання зерна. З метою полегшення процесу обробки металу бажаний максимальний нагрів, якщо ж поставити за мету лише отримання можливо дрібної структури в виробі, бажаний низький нагрів із застосуванням відповідно більш потужного знаряддя обробки. Однак нагрів металу в процесі обробки його тиском не може бути нижче певної величини; ця величина визначається з міркувань недопущення наклепу оброблюваного металу.
Таким чином, процес нагрівання металу при обробці його тиском вимагає виконання ряду умов щодо швидкостей і температур нагрівання.
Задоволення всіх цих вимог при нагріванні металу в полум'яних печах навіть в лабораторних умовах досить важко, а в цехової обстановці часто неможливо. Ще більш важко це зробити в разі нагрівання металу в ковальському горні.
Значні труднощі регулювання процесу нагріву металу в полум'яних печах є причиною великої кількості шлюбу виробів, одержуваних обробкою тиском, саме по нагріванню: якщо всі види шлюбу поковок (при масовому виробництві) прийняти за 100%, то на шлюб по нагріванню слід віднести близько 25%.
Атмосфера робочого простору заводських полум'яних печей, крім спеціальних муфельних, практично завжди є окислювальному. Тому нагрівання металу в полум'яних печах супроводжується утворенням окалини. Крім великих втрат металу на угар, наслідком окалини є брак виробів, одержуваних в штампах, і псування самих штампів.
Перераховані недоліки процесу нагрівання металу в полум'яних печах значною мірою усуваються застосуванням електричних нагрівальних пристроїв.
Нагрівати метал електричним струмом перед обробкою його тиском можна трьома способами: в печах з нагрівальними елементами, забитими в стінках печі, пропусканням струму через нагрівається метал (контактний метод) і індукційним методом.
Печі з нагрівальними елементами не мають великого поширення в кузнях внаслідок труднощі отримання в них необхідних досить високих температур, дорожнечі, частою псування і неекономічні. Крім того, в цих печах, так само як і в полум'яних, нагрів металу йде від зовнішніх шарів до внутрішніх, в наслідок чого ці печі мають ряд недоліків, властивих і полум'яним печей.
При нагріванні металу контактним методом нагрівається предмет міститься між зажимами, з'єднаними з полюсами джерела струму.
У міру нагрівання металу опір його збільшується, тому нагрівальні прилади забезпечують реостатами, за допомогою яких можна регулювати силу струму.
При контактному нагріванні користуються струмами великої сили (при малому напрузі) внаслідок того, що ступінь нагріву металу пропорційна квадрату сили пропускається через метал струму. Так як при великій силі струму втрати в ланцюзі повинні бути великими, споживаний електричними нагрівальними приладами ток зазвичай трансформують в струм низької напруги.
На фіг. 253, а представлена схема пристрою і дії комбінованої ковочно-нагрівальної машини.
Підлягає осаді стрижень 1 встановлюють між двома направляючими 2 так, що його кінець, що підлягає осаді, впирається в подушку 3; до подушки приєднують один кінець обмотки трансформатора 4, а до тих, що направляють - інший кінець обмотки.
Таким чином, по ділянці стержня, укладеним між подушкою і направляючими, тече струм і нагріває цю ділянку стрижня. Коли температура води, що нагрівається частини стрижня досягає належної величини, проводиться осаду, що досягається тиском повзуна 5 на інший кінець стрижня. На фіг. 253, б показано положення стержня після опади.
Контактний нагрів можна застосовувати при порівняно невеликих перетинах нагріваються заготовок (dmax = 50 мм), так як при перетинах значного розміру довелося б користуватися струмами дуже великої сили, що викликає ряд технічних незручностей (зокрема обгорання заготовок в місцях контакту).
Найбільш досконалим електричним нагрівальним пристроєм для обробки металу тиском є індукційні бессердечніковие печі.
У цих печах можна нагрівати метал практично з будь-якою швидкістю, не викликаючи внутрішніх напружень в ньому, і майже повністю усунути угар металу.
Про принципі дії цих нагрівальних пристроїв говорилося вище і було відзначено, що силове поле в заготівлі, вміщеній в соленоїд, має максимальну величину на поверхні її. Таким чином, і в разі нагрівання заготовки індукційним методом не всі елементарні частинки металу отримуватимуть водночас однакову кількість енергії. Нерівномірність нагрівання і в цьому випадку повинна мати місце. Але до такого висновку, на перший погляд абсолютно очевидного, якщо мова йде про практичне процесі нагрівання ковальських заготовок, повинні бути зроблені мають дуже важливе значення поправки.
У міру збільшення температури на поверхні заготовки збільшується і опір матеріалу в верхніх шарах, силове поле переміщається до сусідніх глибше лежачим верствам. В результаті цього при порівняно високих частотах (за нашими дослідам приблизно до 20 000 гц) ковальські заготовки різних розмірів і форми нагріваються практично майже одночасно на всій глибині.
У разі нагрівання стали неодночасність переходу через критичні точки у шарів, що нагріваються швидше, в порівнянні з шарами, що нагріваються повільніше, т. Е. У зовнішніх і розташованих ближче до серцевини болванки, має наслідком переміщення нагріву під дією магнітного гистерезиса також до внутрішніх шарів.
В результаті має місце рівномірний нагрів металу, що дозволяє, по нашим дослідам, вести нагрівання зі швидкостями, якi перевищують швидкості, яких припускаються в полум'яних печах, в 60 разів і більше без шкоди для якості нагріваються заготовок.
Порівняння мікроструктури зразків стали до і після нагрівання в бессердечнікових індукційних печах показує, що в результаті нагрівання спостерігається лише невелике укрупнення зерна.
На фіг. 254 показана мікроструктура сталі, що містить 0,4% С, до і після нагрівання індукційним методом (фіг. 254, а - мікроструктура до нагрівання, фіг. 254, б - після нагрівання).
Живити індукційні печі для нагріву ковальських заготовок можна (як і в ливарної і металургійній практиці) від машинних, лампових і іскрових генераторів.
На фіг. 255 показаний розріз індукційної печі для нагріву ковальських заготовок. Нагрівається заготовка поміщається в циліндричну муфельну камеру, навколо муфеля розташовані витки індуктора (див. Ліву частину креслення).
Повний к. П. Д. Індукційних печей, застосовуваних при обробці металів тиском, досягає 13% (під повним к. П. Д. Тут треба розуміти відношення кількості тепла, витраченого на нагрів металу, до кількості тепла, виділеного паливом на електричної станції) . Якщо взяти до уваги, що на наших ГРЗС спалюють тільки низькосортне паливо в порівнянні з паливом для полум'яних печей, то позитивне значення застосування індукційного нагріву металу при обробці його тиском робиться ще відчутнішим.
Таким чином, електричний нагрів при обробці металу тиском має наступні переваги: поєднання нагрівального і кувального пристроїв; швидкість нагріву, що має наслідком економію часу і зменшення чаду в порівнянні з усіма іншими способами нагріву, а також можливість обслуговувати кувальне обладнання будь-якої продуктивності; легко здійснювану регулювання температури нагріву; відсутність диму, кіптяви, золи; загальне зручність роботи; нагрів металу практично без окалини, внаслідок чого збільшується термін служби штампів, які при інших засобах нагріву псуються окалиною; можливість використання низьких сортів палива, що спалюється на електростанціях (наприклад, торфу), замість високосортного, що застосовується для полум'яних печей (наприклад, нафти).
Завантажити реферат: У вас немає доступу до завантаження файлів з нашого сервера ЯК ТУТ скачували
Пароль на архів: privetstudent.com