книги из ГПНТБ / Повышение точности поковок С. И. Ключников. 1960- 23 Мб

части, включающей регулируемое реле времени, предназначенное для изменения длительности нагрева заготовки.

Как показано на фиг. 39, на передней части каркаса 1 установ­ лен бак для электролита 2, к внутренним полкам которого прикреп­ лена рабочая ванна 3. В нижней части бака помещен змеевик 4 для охлаждения электролита холодной водой. К наружному карману бака 5 прикреплен вертикальный электронасос 6 типа ПА-22. Постоянный уровень электролита поддерживается с помощью пе­ реливной трубы 7. Переливная труба имеет снаружи трапецеидаль­ ную резьбу и при помощи пары конических шестерен 9 и 10, свя­ занных с гайкой 11 и маховиком 12, может передвигаться в верти­ кальном направлении. Для спуска электролита из бака предусмот­ рена пробка 8. В верхней части каркаса имеется плита, на которой установлены две направляющие 21, по которым может перемещать­ ся кронштейн 19. На той же плите установлены два подшипни­ ка 15 вала 16. На валу закреплена шестерня 17, которая сцепляет­

ся с рейкой 18, присоединенной болтами к кронштейну. На высту­ пающем конце вала насажен на шпонке рычажок с зубом 27 и рукоятка 28, также имеющая зуб. Зуб рукоятки зацепляется с зубом рычажка, поворачивает шестерню 17 и при помощи рейки опускает кронштейн. К шестерне 17 одним концом прикреплена возвратная пружина 22, другой конец которой через регулирую­ щий винт прикреплен к каркасу автомата. Для смягчения действия пружины при поднятии подвески предусмотрен масляный аморти­ затор, шток которого прикреплен к шестерне 17, а цилиндр к пли­ те 14. При опускании кронштейна в крайнее нижнее положение закрепленный на нем крюк 35 входит в зацепление с защелкой 34, связанной с двумя серьгами 33 с соленоидом 13. Защелка удержи­ вает кронштейн в нижнем положении. Включение переменного то­ ка в катушку соленоида происходит при помощи электронного реле

ноида 13 втягивается, оттягивает защелку, освобождает крюк и под действием сжимающейся возвратной пружины 22 возвращается в свое верхнее положение. Таким образом, механизм автомата осу­ ществляет опускание и автоматический подъем кронштейна. В на­

ружных пружинах кронштейна закреплены колонки 21, а снизу одета корзинка 23, в которую укладываются экраны. Через тра­ версу 24 и изоляторы 25 к направляющим колонкам 21 прикреплена установочная плита 26, на которой закрепляются зажимы и уста­ новочные приспособления. Траверса вместе с установочной плитой

может передвигаться вдоль колонки, что позволяет выбирать наи­

более удобное положение для приспособления при закреплении на­ греваемой заготовки относительно корзинки. Горизонтальные плоскости установочной плиты имеют форму ласточкина хвоста; кроме того, в плите предусмотрены еще четыре вертикальных паза. По форме этих пазов и плоскостей изготовляются хвостовики за­ жимных приспособлений. К установочной плите подведен отрица­ тельный полюс постоянного тока. Колонки, корзинка и установоч’-

100

ная плита составляют подвеску автомата. Подвеска автомата одновременно с передвижением кронштейна опускается в ванну с

электролитом и после окончания нагрева поднимается в исходное положение. Для защиты рабочего от брызг и светового эффекта

предусмотрен резиновый фартук. При нажатии рукоятки 28 рыча­ жок 27 поворачивается против часовой стрелки и через тягу 30, ры­ чажок 31 и рамку 32 поднимает фартук. При опускании подвески фартук поднимается, а при подъеме — автоматически опускается при помощи той же рычажной системы. Рукоятка 28 автомата уст­ роена так, что после опускания до крайнего нижнего положения она под действием груза 29 возвращается в исходное положение.

Регулирование количества подаваемого электролита в ванну 3 про­ изводится вентилем, установленным на напорном патрубке насоса, доступ к которому обеспечивается при снятии правой крышки бака,

Снятие правой крышки бака открывает также доступ в бак для перемешивания электролита и для его заливки. Каркас автомата

обшит железными листами, в которых имеются три дверцы, обеспе­

чивающие доступ к механизму и электрической коммуникации. Подача электролита в ванну производится от насоса электродвига­ теля, включаемого через пусковую кнопку. После включения элек­ тродвигателя и насоса, при опускании рукоятки 28 в нижнее поло­ жение, поворачивается вал 16 и вместе с ним кулак 20, который при этом замыкает контакты конечного выключателя. Контакты выклю­ чателя, замыкаясь, включают катушку контактора постоянного тока, положительный полюс которого присоединен к ванне 3, а от­ рицательный— к установочной плите 26 подвески. Одновременно с включением контактора замыкаются смонтированные на нем кон­ такты, включающие электронное реле времени. Отсчет времени на­ чинается с момента погружения заготовки в электролит. После истечения времени, на которое было установлено реле, последнее включает катушку соленоида 13 защелки через промежуточное реле. Освобожденный от защелки кронштейн под действием пружи­

тока. Этим заканчивается нормальный цикл работы. Корпус авто­

мата, находящийся под положительным полюсом тока, заземлен. Для получения однородного нагрева необходимо процесс про­ водить при повышенных напряжениях тока. Нижний предел опти­ мальной величины напряжения тока лежит в интервале 220—

230 в. С дальнейшим увеличением напряжения увеличивается ско­ рость нагрева. При возможности, следует режимы устанавливать на повышенных напряжениях тока (более 220—230 в) при соответ­ ствующем уменьшении времени нагрева. Увеличение интенсивности

нагрева повышает к. п. д. процесса.

Нагрев в электролите является самым дешевым из всех мето­

дов электрического нагрева по размеру капитальных затрат. Одна­ ко недостатком его является неустойчивость режима, требование применения постоянного тока большой силы и концевого нагрева

101

заготовок, а также разбрызгивание солей при штамповке на мо­

лоте. Он может быть рекомендован для нагрева под высадку кон­ цов кузнечных заготовок диаметром 25—30 мм. Режим нагрева кузнечных заготовок в электролите на автомате АЭ-4а указан в табл. 25.

В связи с затруднениями в конструировании и эксплуатации

печей электросопротивления нагрев кузнечных заготовок в настоя­ щее время проводится преимущественно в пламенных печах (газо­ вых, мазутных и угольных), поэтому вопрос регулировки печных атмосфер для получения кузнечных заготовок без окалины или с минимальным окислением приобретает важное значение в техноло­ гии изготовления точных поковок.

Способы регулирования печных атмосфер с целью уменьшения

окалины. При высоких температурах (не ниже 1000°) горение в пе­ чах идет интенсивно и при наличии достаточного количества кислорода ■— полностью до СОг и Н2О. Для полного сгорания газа в топках решающее значение имеет хорошее смешение газа и воз­ духа. Топливо необходимо сжигать с коэффициентом избытка воздуха, близким к единице. Газы, окружающие металл в печи, реагируют с ним, окисляя поверхность заготовок. Для уменьшения окисления металла, наряду с контролем температуры, все более необходимым становится контроль и регулирование процесса горения топлива. Основными факторами, влияющими на состав

.печной атмосферы, являются: степень смешения топлива и воздуха,

отношение воздуха к топливу, давление в печи. Регулирование

печной атмосферы предусматривает:

В газовых печах. Поддержание постоянного давления газа и воздуха, а также постоянной температуры газа и воздуха для обес­ печения постоянного состава смеси; контроль количества газа и воздуха с помощью индикатора, а также контроль температуры пе­ чи; поддержание постоянной теплотворной способности и состава

газа, как условия постоянства состава печной атмосферы; измере-

102

ние состава свежего газа и печной атмосферы (например, кисло­ рода и окиси углерода+водорода) отчасти при помощи самопишу­ щих автоматических приборов, отчасти путем отбора проб или при

помощи испытательных горелок; контроль и регулировку влажно­ сти газа, а иногда и влажности воздуха.

Кроме указанной регулировки во времени имеет значение также пространственная регулировка, т. е. соблюдение определенной га­ зовой атмосферы (состава) по длине кузнечной печи, в различных

еезонах.

Вугольных печах. В печах, отапливаемых углем, выгодным усло­ вием по сравнению с газовыми печами является получение атмос­ феры, бедной водородом и водяным паром, особенно, если приме­ няется бедное битумом топливо (антрацит, кокс) при умеренной за­ грузке колосниковой решетки, когда может отсутствовать приток пара. В угольных печах устраняется возможность потерь смолы и

потерь тепла газов, благодаря чему легче достигается восстанови­

тельная атмосфера и получается более длинное пламя. Невыгод­ ными условиями работы угольных печей является периодическая загрузка топлива, колебания толщины слоя топлива и колебания

коэффициента избытка воздуха. Указанные недостатки угольных печей в значительной мере могут быть устранены применением сто­ керов, обеспечивающих непрерывную подачу топлива, механизаци­ ей шуровки и удаления золы, регулировкой количества нижнего и верхнего дутья, изменением температуры над слоем угля, контро­ лем топочных газов, применением малоспекающихся углей с низким содержанием золы и пр.

Для всех печей, в том числе и для печей, работающих на жид­ ком топливе, имеет большое значение регулировка давления, кото­ рое рекомендуется держать настолько высоким, чтобы в печь не

проникал воздух внешней атмосферы. Печи должны быть герме­ тичны и исключать проницаемость стенок и затворов.

Основные схемы регулирования отношения воздуха к топливу для кузнечных печей, отапливаемых газом, приведены на фиг. 40

[14].

В основу этих схем положены следующие принципы регулиро­ вания:

Ручное регулирование по схеме а (фиг. 40). Регулировка пода­

чи в печь газа и воздуха производится вручную по внешнему виду пламени или по анализу уходящих из печи газов. При этом руко­ водствуются также показаниями расходомеров воздуха и газа. При всех способах регулирования калорийность газа предполагается по­ стоянной, точно также необходимо поддерживать постоянным дав­ ление газа и воздуха.

Регулирование с помощью сопряженных клапанов по схеме б.

Размеры газового и воздушного клапанов (перемещающихся от одного привода) таковы, что обеспечивают постоянное соотноше­ ние проходящего через них газа и воздуха при всех положениях об­ щего рычага. В случае автоматического управления клапанов пос­ ледние управляются от электропривода, получающего импульсы от

103

терморегулятора. Пропорционирование подачи газа и воздуха осу­ ществляется спаренными клапанами, за счет сопротивления в них проходу газа и воздуха, значи­ тельно превышающего сопро-

ски меняют инжекцию газа пропорционально изменению расхода воздуха. Давление газа пе­ ред поступлением в смеситель поддерживается равным нулю.

Регулирование при инжекционных горелках и газе высокого

104

венно низкого и высокого давления; оно устанавливается на малых печах на группу горелок (а не на каждую горелку).

Автоматическое регулирование в системе с предварительным

смешиванием газа и воздуха при помощи смесителя вентиляторно­ го типа по схеме и. Главным клапаном, на который передаются импульсы терморегулятора, является клапан на линии смеси газа

своздухом. Для поддержания постоянства состава смеси давление

вгазопроводе перед смесителем поддерживается равным нулю.

Давление воздуха, засасываемого из атмосферы, также равно нулю. Смешивание газа с воздухом в вентиляторе производится в пе­ чах скоростного нагрева с керамическими горелками, работающи­ ми и на холодном воздухе. Точно и экономично регулируется горе­ ние при сжигании очищенного газа высокого давления с воздухом,

подогретым в рекуператоре.

Первые четыре из рассмотренных схем регулирования отноше­ ния воздуха к топливу применимы к печам, отапливаемым на жид­ ком топливе. Для наиболее распространенных в кузнечных цехах печах малого и среднего размера, работающих с использованием тепла отходящих газов для подогрева воздуха и оборудованных го­

релками низкого давления, одной из простейших и рекомендуемых систем регулирования является регулировка по схеме, включающей клапаны на линии газа и воздуха.

Регулирование давления в печи совершенно необходимо во всех случаях, когда поставлена цель получить постоянную атмосферу в печи. В печах без боровов и дымовых труб легко поддерживается положительное давление, необходимое для предотвращения засоса воздуха. В больших кузнечных печах (в особенности работающих на жидком топливе) регулирование давления производится шибе­ ром за печью, управляемым с помощью электропривода или сжа­ того воздуха, подаваемого через вентиль с соленоидом. Открытие дверей печи должно сопровождаться прикрытием шибера, что вы­ полняется с помощью конечных выключателей, установленных у

каждой дверцы. Более совершенным является установка конечно­ го выключателя на клапане, регулирующем подачу воздуха. Когда этот клапан вручную или автоматически устанавливается в поло­ жение наименьшего открытия, шибер дымохода закрывается.

Для уменьшения окисления стальных заготовок большое значе­ ние имеют конструкции форсунок и горелок и способ пространст­ венного заполнения печи пламенем и горячими газами. На фиг. 41 приведена форсунка пистолетного типа с диафрагмой и каналами -для подачи мазута, первичного и вторичного воздуха [9]. В кузнеч­ ной печи объемом 1—1,2 установлены на торцовых стенках две такие форсунки на высоте 600 мм над уровнем пода. Форсунки размещены по диагонали, смещены относительно продольной оси

105

печи на 125 мм и имеют направление 'несколько кверху и в сторону ближайшей стенки. Пламя распространяется поперек печи и равно­

мерно покрывает подину, защищая металл от проникновения воз­ духа. В результате этого слой окалины получается ничтожный. То­

пливо подается к форсунке под давлением 3,5 кГ/см2 и через фильтр и игольчатый клапан проходит по центральной трубке, на кон­

це которой установлена диафрагма с прорезями. Первичный и вто­ ричный воздух, получая завихрение на лопатках форсунки, направ­ ляет горючую смесь против часовой стрелки. Регулировка подачи

Фиг. 41. Разрез пистолетной форсунки, обеспечивающей минимальное оки­ сление кузнечных заготовок в печи:

/ — поступление мазута; 2 — первичный воздух; 3 — вторичный воздух; 4— диафрагма.

мазута и вторичного воздуха производится с передней стороны пе­ чи. Простота регулировки форсунок позволяет работать на различ­ ных режимах печи. Применение указанных форсунок наряду с не­ значительным окислением металла обеспечивает экономию топли­ ва до 2О°/о.

Заслуживает большого внимания применение в печах, отапли­ ваемых газом, диффузионных горелок с параллельным движением газа и воздуха, что обеспечивает нагрев кузнечных заготовок прак­ тически без окалины.

Диффузионная горелка (фиг. 42) представляет собой ряд тру­

бок, через которые в печь подается газ. Трубки помещены в желез­ ную коробку. Воздух, необходимый для горения, подается между трубками. Скорость движения газа и воздуха в идеальном случае

должна быть одинакова. Смешение газа и воздуха происходит за счет диффузии, откуда и получила свое название горелка. В ниж­ ней части горелки, через ряд трубок, близко расположенных к по­ ду печи, подводится газ, идущий над нагреваемыми заготовками в , виде завесы, защищающей металл от окисления. Нагрев металла

происходит без доступа воздуха к заготовкам, т. е. в восстанови­ тельной атмосфере. Горение газа и выделение тепла происходит по-

106

степенно, температура по длине печи почти не меняется. Контроль

температуры осуществляется термопарой в одном месте печи.

В противоположность горелкам беспламенного горения диффузи-

Разрез по ВВ

Фиг. 42. Диффузионная горелка, способствующая резкому снижению угара заготовок в кузнечных печах.

онные горелки при сжигании газа, содержащего углеводороды, да­ ют светящийся факел пламени любой длины. Факел пламени диф­ фузионной горелки имеет по сравнению с факелом беспламенной горелки коэффициент излучения примерно в три раза больший.

107

Кроме того, для нагрева кузнечных заготовок до определенной тем­

пературы в печах, оборудованных диффузионными горелками, мож­ но держать меньшую температуру, чем это требуется в печах с не­ светящимся пламенем. Это уменьшает опасность перегрева или пе­ режога заготовок. Показанная на фиг. 42 диффузионная горелка рассчитана на установку в кузнечной печи с площадью пода 0,5 м2. Исследование окисления стальной заготовки весом 1,5 кг с поверх­ ностью нагрева 230 см2 .в указанной выше печи, оборудованной

диффузионной горелкой, показало, что угар металла составил все­ го лишь 8 г, или 0,035 г/см2 против 50 г, или 0,2 г)см2 в обычных пе­ чах с коэффициентом избытка воздуха, близким к единице.

Обмазка для защиты металла от окисления. При произ­

меняется в качестве смазки дисперсное стекло. Измельченное стек­

ло вначале растворяется в жароупорной смоле (например, в кремнийорганической или эпоновой). Перед нагревом в печи раствор

наносится очень тонким слоем на поверхность заготовки. Важно пра­ вильно подобрать сорт стекла, так как некоторые виды стекла спо­

собны растворять окисную пленку, обнажая поверхность заготовки,, что 'способствует дальнейшему окислению. Стекло ложится ровной и тонкой пленкой, не стекая со сферических поверхностей круглых

кузнечных заготовок, что особенно важно при производстве тонких поковок, так как местные скопления стекла на поверхности нагре­ той заготовки мешали бы заполнению в этих местах при обработке давящим инструментом. Стекло должно иметь достаточную вяз­ кость, чтобы при температуре 1100—1200° оно не стекало и оста­

валось на поверхности заготовки при пластических изменениях. Пе­ ред покрытием кузнечная заготовка должна пройти обезжиривание

всоответствующих растворах при температуре 80—90°. Обезжи­ ренные заготовки, имеющие указанную температуру, погружаются

вдисперсный раствор или покрываются раствором электростатиче­

ским методом, с помощью пульверизатора или щетки. Слой покры­ тия должен тщательно просушиваться на воздухе или прокаливать­ ся в печи. Покрытия со смоляными растворителями необходимо прокаливать для получения такого затвердевания покрытия, кото­

рое не было бы повреждено клещами в процессе штамповки.

Заслуживает внимания безокислительный нагрев в расплавлен­ ном стекле, примененный на одном из заводов Италии. Печь, в ко­

торой производился нагрев, представляет собой горизонтальный, футерованный огнеупором металлический барабан с двумя камера­ ми, вращаемый от электродвигателя. По концам барабана имеют­

ся горловины для загрузки заготовок в печь и выдачи нагретых заготовок из печи. В печи в расплавленном состоянии находится сте­ кло, уровень которого при вращении барабана остается постоян­ ным. Бой стекла засыпается 2—3 раза в смену. Печь отапливает­ ся газом (метаном). Заготовки подаются в барабан с загрузочного конца по одной штуке осевым толкателем. После нагрева до требу­ емой температуры заготовка выдается из печи и автоматически

108

очищается от защитного стеклянного слоя, выходя с чистой неокис-

ленной поверхностью.

В отечественной промышленности имеется положительный опыт безокислительного нагрева кузнечных заготовок из стали марки 45 в соляной бариевой ванне до 1150°. Остающийся на заготовке налет соли заменяет собой смазку. Полученная поверхность поков-

Фиг. 43. Принципиальная схема распределения угольной пыли к горелкам кузнечных печей:

1—регулятор игольчатого типа для подогрева воздуха; 2—автоматическое регулирование подачи угольной пыли в печь; 3 — пылепровод циркуляционной системы; 4 — коллектор вто­ ричного воздуха; 5 —раздаточный пылепровод; 6 — взрывной клапан; 7 — матерчатый фильтр; 8 — люк для чистки бункера; 9— указатель уровня угольной пыли в бункере; 10— тройной перепускной клапан; 11 — циклон пылеугля; 12 — печной бункер пылеугля V = 80 м3; /3—цен­ тробежный вентилятор Q = 5 000 м3/час, Р = 700 мм вод. ст.; 14 — шнековый питатель на 1 000 кг!час\ 15 — горелка для сжигания угольной пыли; 16— задвижка рекуператора; 17—ре­

куператор игольчатого типа для подогрева воздуха.

ки после штамповки нагретой .в соляной ванне заготовки соответ­ ствует 5—6-му классам чистоты. Характерное при применении испаряющихся смазок незаполнение фигуры в резких переходах при бариевой смазке не наблюдается.

Представляет интерес защитный слой яа поверхности кузнечных заготовок, образующийся при нагреве в печах, отапливаемых угольной пылью. При сжигании угольной пыли в печных газах в ка­ честве компонента присутствует взвешенная мелко дисперсиро­ ванная зола, которая постепенно оседает яа поверхность вагото-

109