| Статистика |
|---|
Онлайн всього: 1 Гостей: 1 Користувачів: 0
|
|
26. Нагрів металу і нагрівальні пристрої
§ 4. Процес нагріву і явища, що його супроводжують. Режим нагріву
Метою нагрівання металу перед гарячою обробкою тиском є зниження його опору деформуванню і підвищення пластичності.
При нагріванні металу до максимально допустимих температур кування (1100 - 1250° С для сталей різних марок) опір його деформації знижується до 15 - 20 разів порівняно з звичайним холодним станом.
Нагрів є найважливішою операцією при обробці тиском, так як від нього залежать якість виробів, продуктивність устаткування і собівартість продукції.
Основні вимоги до нагрівання металу зводяться до забезпечення рівномірного прогріву зливка або заготовки по перетину та довжині за мінімальний час, за найменшої втрати металу на чад (в окалину) і економному витраті палива.
Недотримання встановленого режиму нагріву по швидкості і температур може привести до ряду дефектів у металі, частина яких є невиправним браком (перепал, тріщини).
Застосовують два основних способи нагріву заготовок: полум'яний нагрівання в печах і електронагрівання.
При полум'яному нагріві тепло від спалювання твердого, рідкого або газоподібного палива передається нагрівається металу трьома шляхами: конвекцією - від полум'я і гарячих газів до поверхні заготовок; випромінюванням (випромінюванням) - від вогню і розжарених стінок печі; теплопровідність - з поверхні заготовок в глиб металу.
Схема передачі тепла металу в робочій камері нагрівальної печі, що працює на твердому паливі, з полугазовым процесом спалювання, зображена на рис. IV.4.
Первинний повітря в кількості 60% від необхідного для повного спалювання палива подається через колосникові ґрати в нижню частину топки. Внаслідок неповного згоряння палива в топковий об'єм надходить полугаз, що містить горючі: окис вуглецю, вуглеводні, водень і частинки вуглецю у вигляді сажі.
Полугаз піднімається вгору, змішується з вторинним повітрям (рештою 40%) перед входом у робочу камеру і догорає в ній. В робочій камері печі гарячі гази передають тепло заготівлях, оточуючим стінок і зводу, а розпечені стінки і склепіння, в свою чергу, також відбивають теплові промені на лежать на поду печі заготовки.
Теплообмін в печі показаний на рис. IV,4 умовними позначеннями. При низьких температурах (до 600 - 900° С) переважає теплопередача металу шляхом конвекції, а при високих температурах близько 90% всього тепла передається випромінюванням.Нагрівання металу до високих температур супроводжують теплове розширення, структурні перетворення та зростання зерен металу, зміна його механічних властивостей, окислення і зневуглецювання поверхні заготовок.
Дефектами нагріву є перегрів і перепал. Нагрів сталі при високих температурах (понад 1050° С) викликає швидке збільшення розмірів зерен за рахунок злиття більш дрібних зерен у великі, тобто перегрів металу. Грубозернистий метал має низький опір удару і може дати тріщини при куванні. Перегрів виправляється термічною обробкою.
Пережогом називається явище наскрізного окислення металу заготовки при високих температурах нагріву (близьких до лінії солидус), що супроводжується появою окислів по межах зерен металу і порушенням механічного зв'язку між зернами. Пережженая сталь розсипається на шматки під ударами молота. Цей шлюб невиправний.
Зони перегріву і перепалу стали показано на рис. IV.5.
Область температур нагріву металу, в якій рекомендується виробляти гарячу обробку тиском, називають температурним інтервалом кування. Він визначається різницею між початковою температурою кування, до якої проводиться нагрів металу, і кінцевою температурою, при якій кування закінчується.
Для отримання найменшого опору металу деформації і підвищення його пластичних властивостей вигідно нагрівати метал якомога вище, так як це дозволяє витрачати меншу роботу на деформацію металу. Однак високий нагрів обмежений можливістю перепалу металу.
Закінчувати ковку слід при найбільш низькій температурі, при якій деформація ще є гарячою і не з'являється наклеп.
Температурні інтервали кування сталей і кольорових сплавів призначаються за діаграм стану цих сплавів або ж вибираються за довідковими таблицями, складеними на основі цих діаграм.
Для вуглецевої сталі температури початку кування вибирають по діаграмі стану залізо - вуглець (рис. IV.5) на 150 - 200° нижче температури початку плавлення сталі заданого хімічного складу (тобто температури tсол, відповідної лінії солидус діаграми).Температуру кінця кування встановлюють на 25 - 50° вище нижньої критичної точки А₁ (лінія ЅЕ').
Область гарячої обробки тиском на діаграмі заштрихована.
Кольорові метали і сплави мають менші температури плавлення, ніж у сталей, і відповідно нижче розташовані критичні точки. Тому їх температурні інтервали кування знаходяться в області більш низьких температур. Так, наприклад, мідь починають кувати при 1000° С, а закінчують при 800° С. Температурний інтервал кування латуні марки ЛС59-1 знаходиться в межах 800 - 650° С, бронзи БрАЖ 9-4 - 900 - 700° З, алюмінієвого сплаву АК8 - 450 - 350° С, магнієвого сплаву МА2 - 450 - 350° С.
Тривалість нагріву залежить від температури в печі, хімічного складу сталі, перетину заготовок і їх розташування на поду печі. Кількість тепла, що сприймається металом, буде тим більше, чим більше різниця (температурний напір) між температурами печі і заготовки, а також чим більше відношення поверхні нагрівається заготовки до її об'єму. Величина температурного напору звичайно становить 100 - 150° С. При швидкісному нагріванні вона зростає до 200 - 300° С, а час нагріву при цьому скорочується в 3 - 4 рази.
Для визначення часу нагріву Т сталевих заготовок в камерних печах користуються формулою Н. Н. Доброхотова - В. Ф. Копитова: Т = αkD√D ч, де α - коефіцієнт, що враховує спосіб укладання заготовок на поду печі: для штучних заготовок круглого перерізу, що нагріваються з усіх боків, α = 1; для декількох щільно укладених заготовок α = 2; для заготовок, укладених з проміжками в 0,5 D, α = 1,4. Для заготовок квадратного перерізу α відповідно дорівнює 1,4, 4,0 і 2,2;k - коефіцієнт, що враховує ступінь легированности сталі (для вуглецевої сталі k = 10 і з збільшенням вмісту легуючих елементів підвищується до 20); D - діаметр або сторона квадрата нагрівається заготовки в м.
Час повторного нагріву заготовок при підігріві їх від 700 до 1200° С становить близько 50 - 60% від повного часу нагріву Т, якщо температура робочого простору печі дорівнює 1300° С.
§ 5. Нагрівальні печі для полум'яного нагріву
Нагрівання заготовок і злитків перед обробкою тиском проводять в горнах, камерних і методичних печах.
Горни відрізняються від нагрівальних печей невеликими розмірами, відсутністю топок і камер для нагріваються заготовок. Горни опалюються зазвичай кам'яним вугіллям або коксом і нагрівання металу в них здійснюється при безпосередньому контакті з паливом. До недоліків горнів належать їх низький до. п. д. - 5 - 6%, велика витрата палива (до 100% від ваги нагрівається металу) та ін. Тому горни використовуються лише для нагріву дрібних заготовок при ручному куванні.
Камерні печі мають однакову температуру по всьому робочого простору і відносяться до печей періодичного нагрівання. Заготовки завантажують у них певними партіями (садками) через робоче вікно, укладають на під печі, де вони залишаються нерухомими протягом усього періоду нагріву. Поштучна вивантаження нагрітих заготовок здійснюється через робоче вікно. Ці печі застосовуються в ковальсько-пресових цехах, їх к. п. д. становить від 15 до 35%.
Методичні печі мають постійно підвищувати температуру робочого простору від місця завантаження заготовок до місця їх вивантаження та є високопродуктивними печами безперервного нагрівання. Заготовки завантажують у піч через невеликі проміжки часу з одного її кінця і поступово пересувають уздовж робочого простору області низьких температур в область високих, назустріч потоку пічних газів. Нагріті заготовки видаються через вікно на протилежному кінці печі. Метал нагрівається поступово, методично, звідси і походить назва печі.
Печі з обертовим подом (карусельні) є різновидом методичних печей і являють собою як би згорнутий в кільце конвеєрну методичну піч.
Методичні печі застосовують в прокатних і ковальсько-штампувальних цехах, а також для нагріву злитків з кольорових сплавів перед пресуванням прутків та труб. К. п. д. методичних печей досягає 45 - 50%.
Нагрівальна піч будь-якого типу складається з наступних основних частин: металевого каркаса з кладкою з вогнетривкої цегли, утворює робочий простір (камеру) печі; пристроїв для спалювання палива (топки, пальників або форсунок); димовідвідних каналів і робочих вікон для завантаження і вивантаження металу, прикриваються підйомними чавунними дверцятами, викладеними вогнетривкою цеглою. Крім того, піч може мати допоміжні механізми і пристрої для полегшення праці нагревальщиков і для підвищення економічності її роботи.До перших відносяться механізми для відкривання і закривання дверцят печі, посадочні машини та пристрої для завантаження і вивантаження важких заготовок, штовхачі заготовок в методичних печах. До других відносяться теплообмінні апарати-рекуператори і регенератори, що використовують тепло відхідних газів для підігріву повітря і горючих газів, вдувати в піч.
|
| Категорія: Технологія металів | Додав: 25.09.2016
|
| Переглядів: 4328
| Рейтинг: 0.0/0 |
|
