ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Технологический нагрев из "Электротермия" При обработке различных материалов в технике широко применяют нагрев этих материалов как с целью определенной термической обработки, в результате которой достигается требуемое изменение свойств материала, так и с целью изменения теплового состояния и свойств материала, обеспечивающих более успешное проведение обработки давлением и других процессов. Во всех случаях при применении электрических методов нагрева достигаются весьма благоприятные технологические результаты, высокая производительность, возможность управления и регулирования процессом нагрева, а также улучшаются условия труда. [c.277] Процессы обработки материалов с применением электрических методов нагрева весьма разнообразны, они различаются как по роду обрабатываемых материалов, так и по технологическим особенностям. Поэтому ниже кратко рассматриваются лишь некоторые процессы, получившие широкое применение в технике или отражающие особенности электрических методов нагрева. [c.277] Под термической обработкой металлов понимают процессы тепловой обработки металлов и сплавов, в результате которых изменяются в желательном направлении их структура и свойства. Любая термическая обработка состоит из трех последовательных операций нагрев до определенной температуры, выдержка при этой температуре, охлаждение с различной скоростью от температуры выдержки до температуры окружающего воздуха. Для стали и некоторых других сплавов различают следующие основные виды термической обработки отжиг, нормализация, закалка, отпуск. [c.277] Отжиг и нормализация обычно предшествуют чистовой механической обработке и предназначены для улучшения обрабатываемости деталей, устранения неоднородности строения металла путем изменения размеров и формы зерен, образующих его структуру, а также для снятия внутренних напряжений, возникших в процессе изготовления деталей. Отжигу или нормализации, которая отличается от отжига ускоренным охлаждением после выдержки, подвергают отливки, а также заготовки или детали после горячей или холодной пластической обработки. [c.278] Наряду с изменением механических свойств при отжиге происходит изменение и других свойств, например электропроводности, магнитной проницаемости. [c.278] Закалку проводят обычно после чистовой механической обработки с целью повышения прочности и твердости в легированных сталях при закалке улучшаются и другие свойства, например коррозионная стойкость, износостойкость. Отпуску подвергают детали после закалки с целью получения равновесной структуры и повышения вязкости и пластичности, что одновременно сопровождается некоторым понижением твердости и прочности деталей. Кроме того, при отпуске устраняются внутренние напряжения в деталях, возникающие при их закалке, вследствие большой скорости охлаждения (например в воде). [c.278] Изменение температурного состояния металла в процессе термической обработки можно представить графически, как показано на рис. 92. [c.278] Режим термической обработки металла зависит как от состава металла, так и от цели обработки, т. е. тех требований, которые к ней предъявляются. Так, например, для углеродистых сталей температура нагрева под закалку, в зависимости от содержания углерода, находится в пределах 770—920° С, температура отпуска стали 500— 680° С (высокий отпуск) или 150—300° С (низкий отпуск). Температура нагрева под закалку дюралюминия 490— 510° С. [c.279] Наибольшее распространение для указанных видов термической обработки получили печи сопротивления с косвенным нагревом, для рабочей температуры до 1000— 1100° С — с металлическими нагревательными элементами, для более высокой температуры — до 1350° С (температура нагрева под закалку быстрорежущих сталей) — печи с карборундовыми нагревательными элементами, а также электродные соляные ванны. Печи строят как для работы по периодическому, так и по непрерывному режиму в последнем случае транспортирование материала или изделий через печь осуществляется с помощью специальных механизмов — конвейерных, толкательных, шнековых и других. [c.279] При всех операциях желательно иметь наименьшую продолжительность нагрева, поэтому для тонких материалов, а также для материалов с большим коэффициентом температуропроводности скорость нагрева практически не ограничивается. Скорость нагрева ограничивается для материалов, имеющих достаточно большую толщину или малый коэффициент температуропроводности, из-за возможности возникновения больших внутренних напряжений, обусловленных температурным перепадом в материале. [c.279] Для закалки изделия после нагрева и выдержки при соответствующей температуре подвергают быстрому охлаждению, погружая в воду, масло, расплавленный свинец или иную закалочную среду, в зависимости от требуемой скорости и конечной температуры охлаждения. При использовании печей периодического действия изделия вынимают из печи и погружают в закалочный бак. В печах непрерывного действия изделия тем или иным путем автоматически передаются в закалочную среду. При нормализации изделия выдаются из печи и охлаждаются обычно на воздухе. [c.280] По конструктивным особенностям — форме, размерам и конфигурации рабочего пространства, мощности, применяемым механизмам и т. д. — печи для термической обработки отличаются большим разнообразием. [c.280] На рис. 93 показана камерная печь периодического действия с металлическими нагревательными элементами с наибольшей рабочей температурой 1000° С. Печь работает с защитной атмосферой и снабжена камерой для создания газовой завесы при открывании дверцы. [c.280] Высокотемпературная двухкамерная печь для нагрева мелких изделий и инструмента из легированных сталей показана на рис. 94. Печь имеет две камеры нижнюю — для предварительного подогрева (до 850° С) с металлическими нагревательными элементами и верхнюю — для высокого нагрева (до 1300° С) с карборундовыми нагревательными элементами, расположенными на своде. [c.280] На рис. 95 изображена печь шахтного типа с муфелем и с металлическими нагревательными элементами, для рабочей температуры до 950° С. [c.280] Устройство закалочной печи непрерывного действия для мелких деталей с рабочей температурой до 850° С показано на рис. 96. [c.280] Схема устройства соляных электродных ванн для рабочей температуры от 850 до 1300° С была приведена ранее (см. рис. 19). В таких ваннах, если электроды расположены на противоположных стенках ванны, ток проходит через весь объем соли, в том числе и через погруженные в нее детали. В ваннах с электродами, расположенными около одной стенки (на расстоянии 25— 50 мм друг от друга), ток проходит между электродами в ограниченном объеме соли, которая при этом перегревается, что вызывает интенсивную циркуляцию соли в ванне. Поэтому в таких ваннах происходит более интенсивный нагрев опущенных в них деталей и не наблюдается местного перегрева тонких выступающих частей деталей, так как через них проходят незначительные токи. [c.284] При нагреве металлических изделий в атмосфере воздуха они подвергаются окислению, а в стальных изделиях иногда происходит также и обезуглероживание их поверхности. Поэтому часто применяют нагрев в защитной среде в масле или расплавленных солях, в расплавленном свинце, а также в газовой защитной атмосфере. При относительно низких температурах, какие необходимы, например, для отпуска стали, применяют масляные или соляные печи-ванны, имеющие бак с внешним или с внутренним обогревом (с помощью погруженных в ванну трубчатых нагревательных элементов). Для нагрева стальных деталей под закалку применяют свинцовые тигельные печи-ванны. Такая печь похожа на тигельную, изображенную на рис. 88. Для создания в печи газовой защитной атмосферы в зависимости от рода нагреваемого металла применяют для стали — обезвоженные продукты неполного сжигания диссоциированного аммиака или естественного газа, древесно-угольный генераторный газ и другие газы для меди — водяной пар, для электротехнических и магнитных сплавов — водород, диссоциированный аммиак и т. д. [c.286] Для приготовления газа, поступающего в печь, служат специальные газогенераторные установки, в которых производится также и очистка газа от вредных примесей (влаги, сероводорода и других). Печи с защитной атмосферой работают при некотором избыточном давлении (5—10 мм вод. ст.), поэтому их делают герметизированными, что достигается применением различных уплотнений, масляных и песочных затворов и другими способами. [c.286] Методические печи в большинстве случаев не удается сделать полностью герметизированными, поэтому в них положительное давление достигается при увеличенном расходе газа. [c.287] Вернуться к основной статье