Режим нагріву заготовок і охолодження поковок
Метали і Сварка
Нагрівання заготовок для кування і штампування слід здійснювати з технологічно можливо більшою швидкістю, за можливо менший проміжок часу. Це знижує зростання зерна нагрівається металу; зменшує втрати металу на окалину (угар) на поверхні нагріваються заготовок під впливом кисню атмосфери; знижує витрату палива; зменшує трудомісткість металообробки; збільшує продуктивність праці; підвищує рентабельність нагріву.
Разом з тим, при великих швидкостях полум'яного нагріву заготовок, через значне температурного градієнта (перепаду температури) між периферійними і серединними частинами нагрівається металу виникають термічні напруги, що є причиною появи мікро- і макротріщин. З цієї причини поряд з технічно можливою швидкістю обов'язково слід враховувати і допустиму швидкість нагріву заготовок.
У полум'яних печах, де нагрів заготовок здійснюється з їх поверхні, технічно можлива швидкість нагріву залежить, в основному, від тепловіддачі, тобто від її початкової температури. Причому, температурний напір (різниця між температурою печі і температурою заготовки) є основним фактором, за допомогою якого можна регулювати швидкість нагріву металу.
При цьому температурному напорі допустима швидкість нагрівання буде тим менше, чим менше температуропровідність нагрівається металу, чим більше поперечний переріз заготовки і чим менше відношення опромінюваної поверхні
При різній формі поперечного перерізу заготовок (круглої, квадратної і ін.) І різної їх укладанні на поду печі, облучаемая поверхню буде різною і, отже, різним буде і час нагрівання.
Разом з тим, слід враховувати те, що при підвищеній температурі (Т> 800 ° С) метал стає більш пластичним і небезпека виникнення термічних тріщин знижується. З цієї причини допускається швидкість нагріву враховується, як правило, тільки в початковій стадії нагрівання металу.
У спеціальній технічній літературі [5] є ряд рекомендацій для определ ?? ення тривалості часу нагріву різних заготовок. Зазвичай це розгорнуті табличні дані, в яких виходячи з матеріалу і розмірів вихідних заготовок, їх укладання в печі і температури пічного простору зазначено час (у хвилинах) тривалості нагріву металу до кувальної температури.
Час нагріву заготовок в методичних або полуметодіческіх печах повинна бути определ ?? ено розрахунковим шляхом з достатньою для практики точністю і за формулою, запропонованою Ю.М.Чіжіковим [5]:
де t - час нагрівання в годинах; d - діаметр заготовки в см; K = 0,1-0,4 - коефіцієнт, менше значення якого прийнятно для маловуглецевих, а більшого значення - для високолегованих сталей. Ця формула дає хороші результати для заготовок діаметром менше 300-350мм.
Час нагріву заготовок в камерних печах в інтервалі температур 20-1200 ° С повинна бути розрахована за формулою, запропонованою М.М. Доброхотовим [9]:
При виборі коефіцієнта a його призначають з інтервалів значень a = 1-2 або a = 1-4 відповідно для заготовок з круглим або квадратним поперечним перерізом. При цьому менші значення a приймають у разі завантаження печі оди
нічно заготовками, а великі значення - при завантаженні печі партією заготовок''навалом''.
При виборі коефіцієнта К його менших значень набувають для маловуглецевих сталей, а великі значення - для високолегованих сталей.
З урахуванням допустимої швидкості нагріву металу, тривалість першої стадії нагріву в інтервалі температур 20-800 ° С зазвичай становить 2/3 нд ?? його часу нагріву. Тривалість другої стадії нагріву в інтервалі температур 800-1200 ° С з урахуванням витримки металу при кінцевій температурі становить 1/3 нд ?? його часу нагріву.
Все сказане вище відноситься до нагрівання заготовок в полум'яних печах. Що ж стосується електронагріву (індукційного, нагріву опором), коли нагрів заготовки здійснюється не теплопередачей з її поверхні углиб, а відбувається одночасно по вс ?? йому поперечним перерізом металу, то тоді швидкість нагріву збільшується в 7-20 разів.
Температурний фактор впливає на якість металу поковки не тільки в момент нагрівання заготовки для подальшої обробки тиском, але також і в момент охолодження поковки після її кування або штампування. При цьому під впливом атмосфери поверхню поковки остигає більш інтенсивно, ніж її внутрішні шари. В результаті в периферійних шарах поковки виникають напруження розтягу, а внутрішні її шари відчувають напруження стиску. Ця нерівномірність напруженого стану по поперечному перерізі вироби може призвести до виникнення поверхневих і внутрішніх мікро- і макротріщин. Імовірність їх утворення тим більше, чим інтенсивніше охолодження поковки. З цієї причини охолодження металу потрібно виконувати в режимі, що забезпечує якомога більшу рівномірність остигання за поперечним перерізом поковки.
Режими охолодження поковок (на повітрі, в штабелях, в термосах або в колодязях, разом з піччю) слід призначати, виходячи з марки стали (низько-, середньо-і високовуглецеві; мало-, середньо- і високолеговані) і розмірів поперечного перерізу виробів з урахуванням практичних рекомендацій таблиці 6.2. При охолодженні на повітрі (на спокійному повітрі, але не протязі) поковки розміщують на підлозі цеху в індивідуальному порядку (врозкид). Земляний (глинобитна) підлогу, на якому відбувається охолодження поковок, повинен бути сухим. Металевий підлогу цеху (покладений металевими плитами) може викликати швидке відведення тепла від зовнішніх шарів поковок.
Рекомендовані режими охолодження поковок
Розміри поковок в поперечному перерізі, мм
При охолодженні на підлозі слід запобігати можливості виникнення протягу, що викликає місцеві інтенсивні охолодження поковок. Шкідливий протяг також при охолодженні поковок, що мають значну відношення довжини до діаметру, або при охолодженні поковок зі змінним перетином. У цих випадках через нерівномірність охолодження поковки може''повесті'' (скривиться її ос ?? евая лінія).
При охолодженні в штабелях поковки укладають в купи (штабелі) навалом і також охолоджують на повітрі.
Дрібні поковки охолоджують в металевому ящику (футеровані вогнетривкою цеглою) на підстилці з піску, азбестового вати або шлаку. У разі якщо скриньку не футерован, то його зверху закривають кришкою з азбестових листів і засипають шаром піску або шлаку.
Великі поковки, що вимагають повільного охолодження, поміщають в колодязі (ями). Кожну поковки в колодязях також засипають піском або шлаком, а заповнений колодязь закривають металевими листами і присипають піском або шлаком.
Охолодження разом з піччю дає можливість активно регулювати швидкість охолоджуючого процесу. При цьому в піч, нагріту до температури близько 700 ° С, поміщають партію поковок і витримують їх до вирівнювання температури нд ?? їй садки. Після чого починають охолодження поковок разом з піччю або за спеціальним ступінчастому графіку, або довільно у міру природного охолодження печі.
Читайте також
Нагрівання заготовок для кування і штампування слід здійснювати з технологічно можливо більшою швидкістю, за можливо менший проміжок часу. Це знижує зростання зерна нагрівається металу; зменшує втрати металу на окалину (угар) на поверхні нагріваються. [Читати далі].