Камерные термические печи.
Для нагрева мелких и средних деталей в термических цехах при индивидуальном и серийном производстве применяют камерные печи, работающие на жидком и газообразном топливе, а также с применением электроэнергии. Для печей жидкое топливо используют ограниченно, так как оно имеет большую вязкость. Вследствие этого мазут плохо распыливается даже в подогретом состоянии, плохо смешивается с воздухом, и поэтому при горении выделяется большое количество дыма. В связи с этим затрудняется автоматизация теплового режима печей и нарушаются санитарно-технические условия в цехе. В настоящее время на заводах печи работают на газообразном топливе. Жидкое топливо используется только при отсутствии газообразного топлива.
Типовая камерная печь, работающая на газообразном топливе, показана на рисунке 2.12.
Рисунок 2.12 – Камерная нагревательная печь для термообработки стальных отливок.
Печь имеет размер пода 2х3 м и производительность до 0,5 т. Она снабжена четырьмя нижними топками с шахматным расположением горелок или форсунок 3. Топки перекрыты сводиками толщиною в один кирпич (230 мм). Продукты горения из топки поднимаются в рабочее пространство печи через отверстие 5 со стороны, противоположной горелке, и отводятся из печи дымовыми каналами 1, находящимися в стенках печи, в два борова 4. Часть продуктов горения подсасывается из рабочего пространства в топку через отверстие 2, расположенное над горелкой, создавая циркуляцию продуктов горения. Для усиления циркуляции при газовом отоплении в рабочее пространство вводят дополнительные горелки 6. Теплый под и создание энергичной циркуляции продуктов горения кольцевыми встречными потоками обеспечивают равномерность прогрева садки с перепадом температур не более 20—30°.
Камерные печи с выкатным подом.
Для отжига крупных отливок и при мелкосерийном производстве часто применяют печи периодического действия с выкатным подом (рис. 2.13). Под 6 печи выкатывается на катках по рельсам к месту загрузки и разгрузки. При этом заслонка 3 поднимается и опускается с помощью приводного механизма 4. Обогрев печи комбинированный — газовый и электрический. Панельные газовые горелки 2 установлены на стенах печи и на заслонке 3. Панельные горелки обеспечивают равномерный нагрев отливок без местных перегревов. Подина обогревается электрическими нагревателями сопротивления 5, уложенными в ее кладке. Наличие нижнего подогрева уменьшает разницу температур между верхом и низом садки и обеспечивает хорошее качество термообработки. Применение электрических нагревателей для обогрева подины вместо газовых горелок упрощает конструкцию печи и увеличивает полезный объем камеры нагрева. Продукты горения газа через окна 1, расположенные равномерно в стенах печи, и каналы 7 удаляются дымовым боровом к дымовой трубе или дымососу.
Рисунок 2.13 – Печь с выкатным подом.
Оборудование для химико-термической обработки.
Химико-термическая обработка – это совокупность операций термической обработки с насыщением поверхности изделия различными элементами при высоких температурах.
Наиболее распространенными способами ХТО являются цементация и нитроцементация. Эти процессы можно производить либо в газовой среде, либо в специальных соляных ваннах.
Разработано много толкательных агрегатов для газовой цементации и нитроцементации. Эти агрегаты предназначены для массового и крупносерийного производства. Все агрегаты можно классифицировать по использованию тепловой энергии — на газовые и электрические, по конструкции печей — на муфельные и безмуфельные и по компоновке оборудования — на прямоточные и П-образные.
Конструкция толкательного агрегата для газовой цементации, на газообразном топливе показана на рисунке 2.14. Агрегат состоит из муфельной цементационной печи, закалочного бака, моечной машины и отпускной печи.
Рисунок 2.14 – Прямоточный муфельный агрегат для газовой цементации.
Оборудование данного агрегата скомпоновано по принципу прямотока. Детали, уложенные на поддоны, с помощью толкателя 1 направляются в цементационную печь 2. С помощью вытаскивателя поддонов 3, детали извлекаются из печи и устанавливаются на опускающийся стол 4 закалочного бака 5. Пройдя вдоль всего бака, поддоны извлекаются из него с помощью подъемного стола 6. После этого детали на поддонах попадают в моечную камеру 7, где с них смывают закалочную жидкость и после этого передаются в отпускную печь 8 для проведения окончательной термообработки. Все операции, кроме загрузки и выгрузки, механизированы.
К недостаткам данного агрегата относятся:
1. Необходимость установки рольганга для передачи пустых поддонов с места разгрузки к загрузочному концу печи,
2. Наличие большого количества масла в закалочном баке, что представляет некоторую опасность в пожарном отношении.
Для ликвидации первого недостатка современные агрегаты в основном имеют П-образное расположение оборудования. При цементации и закалке поддоны с деталями двигаются в одном направлении, а затем на последующих операциях меняют направление и передвигаются обратно к загрузочной стороне печи. Вследствие этого отпадает необходимость в специальной передачи поддонов от разгрузки.
Безмуфельный агрегат для нитроцементации со ступенчатой закалкой показан на рисунке 2.15. Агрегат состоит из безмуфельной печи, закалочной ванны, двухзонной моечной машины и сушильно-отпускной камеры. Все оборудование расположено очень компактно; моечная машина и отпускная камера примыкают непосредственно к печи. Длина агрегата 14 м. Поддоны с деталями после охлаждения в закалочной ванне двигаются в обратном направлении. При выходе из отпускной печи поддоны разгружаются и передаются с помощью специального механизма в загрузочный тамбур, оборудованный гидравлическими подъемниками, закрывающими отверстия загрузки и выгрузки.
1 – гидравлический толкатель, 2- загрузочный тамбур, 3 –вентилятор, 4 –радиационные трубы для сжигания газа, 5 – охлаждающие трубы зоны подстуживания, 6 – разгурзочный тамбур, 7 – закалочный бак, 8 – моечная машина, 9 – отпускная печь, 10 – толкатель.
Рисунок 2.15 – Агрегат для нитроцементации и ступенчатой закалки.
Печь для нитроцементации отапливается газом. Сжигание газа происходит в 32 вертикально расположенных радиационных трубах, по 16 с каждой стороны печи. В печи находится 17 поддонов, интервал толкания 20 минут. Время пребывания деталей в печи 5 ч 40 мин. Процесс нитроцементации ведется с помощью смеси эндогаза, природного газа и аммиака. Подача нитроцементирующего газа осуществляется через специальные вводы в стенах печи. Перемешивание газа осуществляется четырьмя вентиляторами.
В закалочной ванне применяется ступенчатая закалка. Для создания безопасности в пожарном отношении в закрытое пространство над ванной вводится азот. После закалки детали попадают в моечную машину, где производится промывка водой при температуре 600С.
Из моечной машины поддоны с деталями попадают в отпускную печь с температурой 180-2000С. Температура в этой печи создается горячим воздухом, подающимся из зоны подстуживания нитроцементационной печи.