Устройства электроконтактного нагрева

В устройствах электроконтактного нагрева изделие нагревают при пропускании по нему электрического тока. Нагрев проис­ходит вследствие протекания по поверхности детали тока большой плотности (до 400А/мм²). Основные части установки - пони­жающий трансформатор и контактное устройство (медные электроды). Питание переменным ток частотой 50Гц при напряжении 220—380 В. Однако, в связи с малым сопротивлением изде­лия для его нагрева необходимо понижать напряжение до 4…20В при большой силе тока (10³ А)

Электроконтактные устройства могут быть

• Периоди­ческого действия. Ток подво­дят через неподвижные контакты к неподвижному из­делию

• Непрерывного действия. Ток подво­дят через скользящие, вращающиеся или жидкостные контакты к непрерывно движущемуся изделию.

Достоинства электроконтактного нагрева

1. высокая скорость нагрева (до 1000 град /сек)

2. простота встраивания в поточные линии

3. возможность локальной ТО

4. малое окисление и обезуглероживание поверхности

5. температура нагрева лимитируется материалами детали и контактной группы

6. высокий КПД

недостатки

1. локальный разогрев в месте присоединения контактной группы (до возникновения электродуги)

2. неравномерность при нагреве деталей разного сечения и сложной формы. Если деталь имеет переменное сечение по длине, то равномерный нагрев осуществляется путем секционного подвода тока к различным участкам детали

3. Способ не применим для нагрева диэлектриков.

4. Образо­вание отпущенных полос на стыках мест нагрева при непрерывной обработке

Способ применяют в основном для ТО изделий, имеющих одинаковое сечение по длине

Для расчета установок, используемых в машино­строении для нагрева стальных заготовок, чаще применяется полуэмпирическая методика расчета. Время нагрева заготовки при средней удельной теп­лоемкости

где m'—масса заготовки на 1 м ее длины, С – средняя теплоемкость материала детали, а= (17— 25)10⁴ Вт—средняя мощность, выделяющаяся на 1 м длины заготовки, t_к ,t _н- конечная и начальная температура нагрева.

Задавая время нагрева можно определить активную мощность трансформатора

Где η – КПД трансформатора.

9. Нагрев в электролите

В этом способе используется явление нагрева катода в электро­литической ванне, питающейся постоянным током при напряжении 200 — 300 В. На катоде (нагреваемом изделии) выделяется водород, образую­щий газовую оболочку с высоким электросопротивлением, что вызывает разогрев катода. Электролит – 5…10% водные рас­творы соды (Na₂СО₃) или поташа (КСОз). Скорость нагрева изделий регулируется изменением состава и концентрации электролита, а также изменением напряжения и плотности тока. Температура электролита в ванне – 50…70° С. В электролитах можно осуществлять сквозной, поверхностный нагрев и местный нагрев изделий, а также их закалку, если после нагрева выключить ток и ох­лаждать изделия, не вынимая из ванны.

-

Пламенный нагрев

Метод пламенной поверхностной закалки изделий заключается в нагреве поверхностного слоя толщиной 1—6 мм до температуры закал­ки газокислородным пламенем при помощи специальных горелок и по­следующего охлаждения этого слоя водой, или водными растворами. Пламенную поверхностную закалку широко применяют в РМЦ и тяжелом машиностроении. Иногда является единственным возможным методом поверхностного упрочнения крупных стальных деталей.

Существующие способы пламенной поверхностной закалки подразде­ляются на

• циклические (нагревается вся подлежащая закалке поверхность изделия, затем охлаждается при помощи разбрызгивателя)

• непрерывные ( горелка и изделие перемещаются относительно друг друга, при­крепленный к горелке разбрызгиватель непрерывно закаливает нагретую пламенем горелки поверхность изделия)

К циклическим способам пламенной поверхностной закалки отно­сятся:

1) Стационарный способ. Поверхность неподвижной детали нагревается неподвижной горелкой, затем охлаждается водой

2) Способ быстрого вращения. Поверхность быстро вращающейся детали нагревается неподвижной горелкой, а затем охлаждается водой.

Способы непрерывной пламенной поверхностной закалки:

1. плоско-поступательный способ горелка и разбрызгиватель перемещаются на некотором расстоянии друг от друга ­(или деталь относительно них)

2. спирально-поступательный способ горелка и разбрызгива­тель перемещаются прямолинейно параллельно оси вра­щающейся цилиндрической детали