Способы нагрева заготовок под ковку и штамповку. Нагревательные устройства.

Для нагрева заготовок применяют следующие основные способы:

- пламенный обыкновенный (газовый или нефтяной)

- пламенный скоростной (газовый)

- электрический камерный

- контактный электронагрев

- индукционный электронагрев.

Пламенный обыкновенный, как самый простой, распространен шире других способов и применяется, в основном для нагрева стали. В мелкосерийном производстве применяют печи с периодической загрузкой (камерные, щелевые, с закрывающимися окнами), в крупносерийном и массовом производствах применяют печи с непрерывной загрузкой (толкательные, методические, конвейерные). Температуры нагрева могут быть получены до 1250°-1300°С.

Время нагрева ориентировочно можно определить по следующему правилу: на каждые 10мм толщины стальной заготовки 2-4 мин. для углеродистых сталей и 4-8мин. для легированных. Существует также формула Доброхотова:

где:

- время нагрева до 1200° в часах;

D – диаметр или сторона квадрата заготовки, м;

- коэффициент, равный 10 для углеродистых сталей и 20 – для легированных.

- коэффициент, учитывающий способ укладки заготовок в печи:

=1, =1, =1-2

=1, =1.25

=1,25-3

=3 =2

Время нагрева тонких (до 50мм) заготовок из алюминиевых и магниевых сплавов составляет 1ю5мин на 1мм толщины, толстых (более 100мм) заготовок 2мин на 1мм. Для рядных сплавов – соответственно 0.75 и 1мин на 1мм толщины. Для заготовок толщиной 50 -100мм время нагрева на 1мин толщины для алюминиевых и магниевых сплавов:

для рядных сплавов:

Плазменный скоростной газовый нагрев применяют для уменьшения окалинообразования и обезуглероживания стали путем уменьшения времени нагрева в 4-6раз. Практически этот эффект получают путем уменьшения размеров камеры сгорания и применения специальных керамических горелок радиационного типа, в которые под давлением подается газовоздушная смесь.

Контактный электронагрев заключается в том, что нагреваемая заготовка сама является электросопротивлением. Время нагрева в 8-10раз меньше, чем при обыкновенном пламенном нагреве, поэтому окалинообразование и обезуглероживание незначительны. Недостатком является то, что концы, зажатые в контактах, несколько остывают.

Индукционный электронагрев производят в индукторах, предстовляющих собой керамические полые цилиндры с обмоткой в виде спиральной рядной трубки, через которую пропущен либо переменный ток промышленной частоты (50Гц) – для больших сечений, либо повышенной частоты (500-1000Гц) – для сечений диаметром до 120мм. Заготовка нагревается под действием магнитного гистерезистора и возбуждаемых в ней вихревых токов.

Кузнечные печи бывают с окислительной, восстановительной или нейтральной атмосферой.

Окислительные атмосферы содержат кислород , водяной пар , углекислый газ и двуокись серы , и отсутствуют. Такую атмосферу обычно поддерживают в пламенных кузнечных печах, т.к. для повышения К.П.Д. печи подачу воздука в горелки приходится увеличивать сверх теоретически необходимой. Внешним признаком такой атмоферы является белый цвет пламени.

Восстановительная атмосфера в пламенных печах имеет следущее соотношение восстановительных и окислительных компонентов: : ≈3 и : ≈2.5. Получают ее путем уменьшения подачи воздуха. Внешним признаком такой атмосферы является желтый цвет пламени. В присутствии восстановительных газов и одновременно с реакциями окисления, идут реакции восстановления железа из окислов и поэтому окалина не образуется. Недостатком является низкий К.П.Д. печи.

Нейтральные атмосферы создают искусственно путем введения в камеру электропечи сопротивления нейтральных газов: гелия, аргона, азота.