3.3. Нагревательные устройства

Оборудование, применяемое для нагрева заготовок перед обработкой давлением, подразделяется на нагревательные печи и электронагревательные устройства.

К нагревательным печам относят оборудование, в котором теплота к заготовке передается конвекцией и излучением из нагревательной каме­ры. Пол, стены и свод печей выполняются из огнеупорных материалов. Необходимую температуру (до 1300 °С и более) в печах получают сжи­ганием газообразного или жидкого топлива либо с помощью электриче­ских нагревателей. По принципу действия печи подразделяются на ка­мерные и методические.

К камерным относят печи, имеющие одинаковую температуру по всему рабочему про­странству. Загрузку и выгрузку заготовок производят по мере не­обходимости. Такие печи обычно имеют одно окно.

Методические печи, как правило, вытянутые в одном направ­лении, имеют загрузочное окно, в районе которого устанав­ливается относительно невысокая температура, удлиненную камеру печи, по длине которой темпера­тура повышается, вплоть до ко­нечной, вблизи у окна выгрузки. Нагреваемые заго­товки перемещаются с установ­ленной скоростью от загрузочно­го до окна выгрузки. В методиче­ских печах пламенного типа по­ток нагревающих газов на­правлен навстречу движению заготовок, что способствует их рав­номерному нагреву.

В электронагревательных устройствах теплота выделяется не­посредст­венно в самой заготовке в виде теплоты сопротивления при пропускании через нее большой силы тока либо при возбуждении в ней вих­ревых токов в специальных индукцион­ных печах.

При нагревании заготовки проходящим током основной ча­стью является трансформатор, обеспечивающий необходимую силу тока. Сила тока выбирается исходя из рода материала, сечения нагреваемой заготовки и необ­ходимой скорости нагрева.

Основной частью установки для индукционного нагрева, явля­ются генератор повышенной частоты (50…8000 Гц) и собственно индуктор, вы­полненный в виде многовитковой спирали из медной круглой или прямоуголь­ной трубы. Внутрь спирали помещается корпус камеры, выполненный из огнеупорного диэлектрического материала. Нагреваемые заго­товки помещаются в корпус и перемещаются в нем с помощью толкателя.

В за­готовках, находящихся в переменном магнит­ном поле, возникают вихревые токи, сосредоточенные, в основном, в поверхностных слоях заготовки. Тол­щина нагреваемого слоя за­висит от частоты тока; чем она выше, тем более поверхностным и интенсивным будет нагрев. Поэтому для разогрева мас­сивных заго­товок иногда применяют промышленную частоту (50 Гц). Глу­бина прогрева в этом случае может достигать 25…30% от толщины заго­тов­ки. Прогрев по всему сечению, т. е. центральной части заго­товки, происходит за счет теплопроводности. За время прохожде­ния заготовки от входа в индуктор до выхода должен быть обеспе­чен нагрев до необходимой температуры.

Нагревательные устройства имеют преимущества перед пе­чами: высо­кая скорость нагрева (в 10…15 раз выше, чем в печах), почти полное отсут­ствие окалины (в 4…5 раз меньше), удобство в работе, легкая автоматизация, экологичность. Серьезными их не­достатками являются ограничения по габа­ритам нагреваемых заго­товок, требования их постоянного сечения, необхо­димость для ка­ждого типа и размера заготовки иметь соответствующий ин­дуктор. Кроме того, КПД индукторов относительно невелик.