1 Регламентация скорости нагрева при
ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ СТАЛИ
Ц е л ь р а б о т ы: Изучение методов регламентации скорости нагрева при термической обработке и ее экспериментальное определение.
Способы определения и регламентации скорости нагрева при термической обработке
Для определения скорости нагрева необходима регистрация изменения температуры во времени.
Под “температурой” понимают величину, которая характеризует степень нагретости вещества. Изменение температуры сводится к изменению таких физических свойств тел, которые однозначно связаны с их температурой. Для этой цели используют объемное или линейное расширение тел при нагреве (дилатометрические термометры – ртутные и манометрические), изменение их электрического сопротивления (электрические термометры сопротивления), изменение развиваемой ими (в паре с другим телом) термоелектродвижущей силы (термопары), изменение количества излучаемой энергии (пирометры излучения).
В термических печах для измерения температуры используют термоэлектрические термометры.
Любая пара проводящих разнородных материалов может быть использована для создания термо-ЭДС, однако, лишь некоторые из них применяются для термоелектродов термопар. Эти материалы должны развивать высокую термо-ЭДС, значения которой должны быть по возможности приблизительно пропорциональны температуре. Материалы должны быть достаточно жаростойкими, чтобы длительное время работать при высокой температуре. Они должны также обладать в течение длительного времени неизменными физическими свойствами при нагреве до рабочей температуры, и их градуировка при этом не должна изменяться.
85
36. При повреждении кожи рук обратиться в медпункт.
37. При утомлении, головной боли, тошноте и других признаках отравления немедленно выйти из помещения и обратиться в медпункт.
38. При работе на заточном или обдирочном станке следить за тем, чтобы наждачный круг в нерабочей части был закрыт кожухом и не имел биения, а зазо между камнем и подручником был не более 3 мм.
39.Рихтуемые детали укладывать на пресс правильно, придерживаясь правил безопасности, чтобы предохранить себя и окружающих от ударов отлетающими осколками или выскользнувшей деталью.
40. Испытуемые на твердость детали укладывать на специальные призмы. Производить эту работу осторожно, помня, что на прессе Бринелля детали испытывают под большой нагрузкой.
41. При закалке деталей сжатым воздухом работать в защитных очках, ставить защитную сетку, чтобы предохранить себя и окружающих от отлетающей окалины.
42. После окончания работы выключить все печи. Уходя из лаборатории, выключить рубильник вентилятора.
43. Привести в порядок свое рабочее место и проходы. Промыть, убрать и сложить в порядок рабочий инструмент и приспособления, очистить оборудование.
44. Очистить пол от масла, отходов солей и кислот.
45.Сдать рабочее место и оборудование, сообщить об имевшихся неполадках во время работы и о принятых мерах по их устранению.
84
21. Детали, подлежащие закалке, и все приспособления (ковши, крючки, клещи) перед погружением в соляную ванну предварительно просушить. Погружать изделия в ванну медленно и осторожно.
22. Следить за исправностью изоляции и электроспиралей во избежание замыкания на корпус печи. Своевременно произво-дить очистку электроспирали и плиты электропечи от окалины.
23. Не работать, если плиты печей перегорели и прогнулись. Проверку состояния электроспиралей и плит производить не реже одного раза в месяц.
24. Если пусковые устройства печи, вентилятора или какие-либо другие части оборудования окажутся под током, сообщить об этом преподавателю и вызвать электромонтера для устранения неисправности.
25. Соль перед добавлением в ванну хорошо просушить. Добавлять соль в ванну очень осторожно, малыми порциями и специальным ковшом с длинной деревянной ручкой.
26. В случае прогорания стенки тигля (ванны) расплавленную соль отводить в запасной канал у боковой стенки печи, который всегда должен быть чистым.
27. Розжиг ванны, просушивание, расплавление и добавку солей в ванны производить в защитных очках под наблюдением.
28. Ванну загружать не более чем на три четверти ее объема.
29. Следить за тем, чтобы все детали, инструмент и приспособления во время работы были сухими. Загрузка влажных деталей приведет к выбросу расплавленной соли.
30. При извлечении деталей из печи и погружении их в закалочную среду пользоваться инструментом с длинными ручками.
31. Детали, прошедшие закалку, промыть от соли в проточной воде.
32.Разогретую деталь опускать в жидкость на глубину не менее 250-300 мм во избежание воспламенения масла в закалочном баке.
33. При снятии шлака с ванны пользоваться специальными ковшами
34. Не мыть руки в закалочных и промывочных ваннах.
35. Если во время работы прекратилась вытяжка, немедленно оста-новить печь, выйти из помещения и сообщить преподавателю.
5
На рис. 1.1. представлены термоелектрические характеристики наиболее распространенных и хорошо зарекомендовавших себя термопар.
Рис. 1.1 – Кривые зависимости термо-ЭДС от температуры: ХА – хромель-алюмель; ХК – хромель-копель; ЖК – железо-копель; МК – медь-копель; ПП – платинородий-платина; ПР – 30/6 – платинородий; ТМСВ – 340М – силициз молибдена – силициз вольфрама ; ТГБЦ – 35ОМ – графит – борид циркония; ТГКТ – 36ОМ – графит – карбид титана.
В тех случаях, когда измерение температуры объекта контактным методом невозможно из-за слишком высокой температуры, агрессивной среды, перемещения объекта применяют пирометры излучения, принцип работы которых основан на связи между температурой тела и количеством излучаемой им энергии. При этом возможно использовать для измерения температуры излучающего тела всю излучаемую им энергию: это пирометры полного излучения, или радиационные. Можно использовать лишь часть спектра излучения, выделив с помощью светофильтра узкий участок монохроматического излучения (пирометры частичного
6
излучения, или оптические). Можно также выделить два монохроматических участка излучения в разных частях спектра и судить о температуре объекта, сравнивая их интенсивность, – на этом основаны цветные пирометры.
В зависимости от скорости нагрева используют и различное регистрирующее оборудование. Для медленного нагрева приме-няют показывающие приборы (милливольтметры, потенциометры). При больших скоростях нагрева – автоматические потенциометры с записью значений температуры во времени. При больших скоростях нагрева большую роль играет инерционность термопар и регистрирующих приборов. В связи с этим термопара выполняется из более тонких проводников для уменьшения их собственного теплосодержания, а в качестве регистрирующих приборов – хорошо зарекомендовали себя осциллографы: магнитно-электрические и электронно-лучевые (последние используются реже).
В первом из них регистрирующим звеном является упруго натянутая на металлической нити электромагнитная рамка. При взаимодействии магнитного поля рамки с магнитным полем постоянного магнита, в зазоре которого расположенная петля, последняя проворачивается на определенный угол, который зависит от термотока. Этот угол поворота фиксируется оптическим методом (рис. 1.2.). С помощью стандартных рамок (гальванометров) с различными электрическими характеристиками и инерционностью можно измерять изменение термотока (или термо-ЭДС) различной величины и при различных скоростях их изменений. В большинстве конструкций таких осциллографов установлены несколько гальванометров, что позволяет регистрировать и несколько одновременно протекающих процессов.
Изменять и регламентировать скорость нагрева можно различными способами: выбором способа нагрева, выбором мощности нагреваемого устройства в процессе нагрева детали, массой изделия или садки.
Нагрев в газовой среде позволяет нагревать тело с относительно низкой скоростью. Применение жидкой среды (расплавы солей, щелочей, легкоплавких металлов) позволяет
83
д) появления напряжения на металлических частях печей и установок, обрыва провода. До устранения неисправностей и разрешения преподавателя печь в работу не включать.
12. Не хранить личной одежды на рабочем месте.
13. Не принимать пищи на рабочем месте. Заметив нарушение правил техники безопасности работающим или опасность для окружающих, предупредить его и преподавателя о необходимости соблюдения требований, обеспечивающих безопасность труда.
14. В случае травмирования или недомогания прекратить работу, сообщить об этом преподавателю и обратиться в медпункт.
15.Не следует выполнять любое распоряжение, если оно противоречит правилам техники безопасности и выполнение его может привести к несчастному случаю.
16. Лица, не выполняющие требований данной инструкции, несут ответственность согласно правилам внутреннего распорядка.
17. Приступая к работе на печах и ваннах, нагревающихся при помощи электрического тока, проверить:
а) исправность изоляции и наличие ограждений всех токопроводящих частей электрических печей и ванн;
б) заземление ограждений и других металлических нетокопроводящих частей печей и ванн;
в) исправность блокировки для автоматического выключения тока при открывании загрузочного окна;
г) исправность измерительных приборов, сигнальных ламп, автоматических устройств и защитных средств;
д) работу вентиляции.
18. Перед закалкой каждой новой партии изделий подобрать необходимый инструмент, а все лишнее убрать с рабочего места.
19. Следить за тем, чтобы клещи, ковши и крючки были чистыми и сухими, т.к. попадание в ванну влаги вызывает выброс расплав-ленного металла или солей, которые могут причинить ожоги.
20. Не допускать соприкосновения изделий и поддерживающих приспособлений с электродами и другими токопроводящими частями.
82
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
ДЛЯ ТЕРМИСТОВ
Выполнять только ту работу, которая поручена преподавателем, и при условии, что безопасные способы ее выполнения хорошо известны.
При получении новой (незнакомой) работы требовать от преподавателя дополнительного инструктажа по технике безопасности.
Не брать незащищенными руками деталь, лежащую возле печи, пока не убедитесь, что она остыла.
Все работы, при которых могут отлетать осколки, брызги металла и других материалов, выполнять в защитных очках.
Не прикасаться к электропроводам или иным токоведущим частям. Не пытаться самому устранять неисправность электропроводов или электрооборудования; вызвать для этой цели специалиста.
Не работать вблизи открытых токоведущих частей (троллей, электрощитов, кабелей и т.д.), находящихся под напряжением.
Убедитесь в том, что рабочее место достаточно освещено и свет не будет слепить глаза. Напряжение местного освещения не должно превышать 24 В, а переносных электроламп – 12 В.
Не загружать в печь мокрых и промасленных заготовок, т.к. из-за этого может произойти возгорание.
Следить за бесперебойной работой приточно-вытяжной вентиляции. При остановке вытяжной вентиляции соляных ванн немедленно прекратить работу и сообщить администрации.
10.Не оставлять работающие печи без надзора, не поручать надзор кому-либо без разрешения преподавателя.
11.Выключать рубильник в случаях:
а) ухода с рабочего места даже на короткое время, если надзор не поручен другому лицу;
б) перерыва в подаче электроэнергии;
в) ручной уборки, ремонта установок;
г) обнаружения неисправностей в работе;
7
а б
Рис. 1.2 – Схема девятилучевого осциллографа: а) – схема; б) – ход световых лучей в осциллографе; 1 – осветитель; 2 – линза; 3 – диафрагма; 4 – призма; 5 – гальванометр; 6 – призма; 7 – барабан; 8 – экран; 9 – линза; 10 – диафрагма; 11 – линза; 12 – светочувствительная движущаяся бумага или пленка.
значительно увеличить скорость нагрева. Дальнейшее увеличение скорости нагрева возможно за счет применения энергоемких способов нагрева: электроконтактного индукционного и высококонцентрированных: лазерного, электронно-лучевого, плазменного и других.
В этих способах можно варьировать скорость нагрева за счет выбора мощности нагревательного устройства либо увеличением суммарной массы нагреваемых изделий (например, массы садки в печи) при той же мощности устройства.
Универсальным способом можно считать способ принудительного нагрева, когда мощность устройства изменяется по времени по определенному закону, либо зависит от температуры изделия.
8