Файл: Золотухин Н.М. Нагрев и охлаждение металла.pdf

ах

0,02-2

• = і ,48.

Fo = —— =

:

R*

0,0001-4.5.60

Критерпіі Ві = 0,065

для Fo=l,48

(см. рис. 35). Относительная

температу­

ра прутка по графику, приведенному

на рис. 12 и

13, 0„ = 0,813, 0Ц =0,84. Сле­

довательно,

температура

прутка:

6П

= 0,813 (1300 — 30) +

30 =

1063° С (повысилась

на 71° С),

Єц

==0,84 (1300 — 30) +

30 =

1105° С (повысилась

па 85° С).

Пример

13.

На каком расстоянии

от KITH

должен

находиться

горяче-

высадочнын автомат, чтобы первая высадка

прутка началась при 950° С

иріь

условии,

что пруток диаметром 25 мм нагрет

до

1100° С, скорость

движения

прутка 3,5 м в минуту, температура

окружающего

воздуха

20° С.

Относительная температура поверхности прутка в момент первой высадки-

при / = 950° С, г с = 2 0 ° С ,

/о =1100° С

/ — U

950 — 30

0П = t0 — tc =

1100 — 30

=

0,86.

Задаемся критерием Fo=l,5. Тогда

по графику, показанному

на

рис. 12,.

Bi = 0,046

при

Fo=l,5

и 9=0,86.

По

графику,

показанному на

рис. 33,

В і = 0,055 > 0,046

(для прутка диаметром

25 мм

и

Fo=l,5) . Так как значение-

критерия

Bi при Fo=l,5 больше

требуемого

Ві=0,046,

то

нужно

снова

за­

первом

случае.

Задаемся Fo=l,0. По графику,

на рис. 12 находим Bi = 0,067. По

графику

на рис. 33 Ві = 0,063<0,067

для прутка

диаметром

25 мм и Fo=l,0.

Теперь

нужно задаться

значением

критерия

Fo

большим 1, но меньшим

1,5.

Задаемся

Fo=l,25. По

графику,

показанному

на рис. 12,

Bi = 0,054

при

Fo= 1,25

н 0 = 0,86.

По

графику,

показанному

на рис. 33, Ві = 0,057>0,054 для прутка

диамет­

ром 25 мм и Fo = l,25. Примем

Fo = 1,125.

Определим

Еремя

движения

прутка

при

Fo= 1,125,

/?2 = 0,0125

м,.

а=0,02 мг /ч

1,125-0,000156

= 0,00876 ч =

0,526 мин.

х = —

0,02

Расстояние

от КИН до высадочного

автомата,

обеспечивающее

высадку

прутка при 950° С при v=3,5

м/мин,

т=0,526 мин,

5 = эт = 3,5-0,526 = 1,84 м.

Пример

14. Круглую

штангу диаметром 40 мм, нагретую

в печи

до

тем­

пературы 1240° С, подают

для штамповки на горизонтально-ковочную

машину

(ГКМ). Длина

L нагретой

части

штанги

равна 1 м; продолжительность т

подачи

штанги

от печи

к

ГКМ составляет

7 с; цикл штамповки

N—A с;

дли­

на заготовки

/ на одну

поковку равна 85 мм. Определить температуру штан­

Для

первой

поковки

при т = 7 с=0,00195 ч, /? = 0,02 м

0,02-0,00195

„„„„

Fo =

;

= 0,0975.

0,0004

По

графику, показанному

на рис. 34

((температура

нагрева

1200° С),

Ві = 0,13

для Fo = 0,0975

и диаметра штанги

40

мм; по

графику,

приведенно­

му на рис. 35

(температура нагрева

1300° С),

Ві=0,165.

Для

температуры

•нагрева

прутка

1240° С В і = 0,144 (определяют

из арифметической

пропорции).

По

графикам, приведенным

на рис. 14 и

15, для Fo=0,0975

и

Bi = 0,144

относительная температура штанги: 0,г

= 0,945

и

Вц=1Д

Следовательно, тем­

пература штанги при штамповке

первой

поковки

*„ =

0,945 (1240 — 3 0 ) + 30 =

1175 °С,

<u=

1,0(1240 — 3 0 ) + 30 =

1240 °С.

Число штампованных поковок из нагретой

части штанги при 1=1000 мм,

А—100 мм (охлажденная

часть

нагретой

штанги),

/ = 85 мм

L—k

1000 — 100

900

п = —

/— =

85

=

85

= 1 0 , 6 .

Принимаем

н = 1 0 шт.

Продолжительность штамповки—10

поковок

при « = 1 0 шт., Л = 4 с

0,00195 +

0,01 и 0,012

ч.

Для

последней

поковки

0,02-0,012

=

0,6.

Fo = —

0,0004

'

По

графику,

показанному

на

рис.

34

(температура

нагрева

1200° С),

Ві=0,12

для Fo=0,6; по графику, данному

на рис. 35

(температура

нагрева

1300° С), Bi=0,145. Дл я

температуры

1240° С

Bi=0,13.

По

графикам, приведенным

на рис. 12 и 13, для Fo=0,6 и Bi=0,13 отно­

сительная температура штанги: 9П =0,833,

9Ц =0,888.

Откуда

температура

штанги при штамповке последней

поковки

*п

=

0,833 (1240 — 3 0 ) + 30 =

1040°С,

гц

=

0,888 (1240 — 30) +

30 =

1105 °С.

При

увеличении цикла штамповки продолжительность штамповки

10 по­

ковок увеличится

до 0,015 ч и критерий

Fo = 0,02(0,00195 + 0,015) = 0,85.

0,0004

По

графику,

показанному на рис. 34 Ві = 0,12

для Fo = 0,85, а

по

графику

на рис. 35 Ві=0,130. Для температуры

1240° С Ві = 0,124.

По

графикам, приведенным

на

рис. 12 и

13, относительная

температура

штанги

для

Fo=0,85

и

Bi =0.124;

0П ='О,79

«

8„ = 0,843.

Температура

штанги

при штамповке

последней

поковки

0П

= 0,79 (1240 — 30) +

30 =

986 °С (снизилась

на 54 °С),

9ц = 0,843 (1240 — 30) +

30 =

1050°С

(снизилась на

55 °С).

Пример

15.

На

штамповочном

молоте

изготовляют

поковки

поочередно,

из одной заготовки

диаметром

60 мм из стали

40Х. Температура

нагрева за-

ность их транспортировки от

печи к

молоту

составляет

15 с, цикл штампов­

к и — 30 с, а длина заготовки

на одну

поковку— 100 мм? Температура

в цехе

20° С. Рабочее

место обдувают душирующей

установкой.

Т[ = 4,0,

Задаемся

общей

продолжительностью

охлаждения

заготовки:

Т2 = 5,0, т э = 6,0 мин.

При этом

0,20

Р

0 1 -

д а й в

1 , 5 :

^ =

'.87; Fo3 =

2,24.

Є ц 1

=

0,678;

г ц 1

=

886°С;

Єц2

=

0,637;

/ц., =

835D C;

Є ц з

=

0,605;

і ц з

=

794 °С.

По ранее вычисленным значениям Fo по графику, показанному на

рис. 34,

при температуре нагрева

1200° С находим для прутков диаметром

60 мм:

B i ^

0,130; Ві 2 = 0 , П 9 ; В і 3 = 0,108.

Эщ

= 0,709;

4ц =

855 °С;

бцг

= 0,672;

=

813 °С;

9цз

= 0,643;

=

777 °С.

Строим

графики

охлаждения

центра

прутка

от температуры

1300 и

1200° С в координатах

1п—т. Из

построенных

графиков

интерполяцией

по

температуре

определяем, что заготовка

диаметром 60 мм, нагретая до 1260° С,

в центре охладится до 800° С за время

т=5,65 мин.

При штамповке

на

молотах

заготовка

охлаждается

быстрее,

чем

при

транспортировке на

спокойном

воздухе. Учтем

в

расчетах

дополнительное

охлаждение

металла

от воздушного

душа,

установленного

на

рабочем месте

ке. По данным книги Г. П. Иванцова, обдув прокатанных

прутков

воздухом

уменьшает время охлаждения

металла от 800 до

100° С в

1,5

раза {33].

При штамповке на молотах охлаждение заготовок происходит от более

высоких температур. В нашем

примере заготовка

охлаждается от

1260 до

800° С. При этих температурах

роль конвективной части теплопередачи значи­

тельно меньшая, чем при охлаждении после прокатки

от

800 до

100° С.

Поэтому продолжительность охлаждения заготовки от применения

воздушно­

го душа у молота сократится

менее чем в 1,5 раза. Осыпание

окалины

с по­

верхности заготовки при штамповке

ускоряет

охлаждение

заготовки по

сравнению с охлаждением прокатанных

штанг под воздушным душем. Поэто­

му в расчетах принимаем, что в случае

работы

под молотом

с душирующей

установкой продолжительность охлаждения заготовки уменьшится

в 1,5 раза

по сравнению с продолжительностью

охлаждения на спокойном

воздухе. Сле­

довательно, заготовка охладится

в центре до 800° С через

5,65:

1,5 = 3,76 мин.

По данным

Ф. И. Либсоиа

и Н. И. Флетчфорда, при штамповке загото­

вок диаметром

60 мм из стали

40Х на молоте, оборудованном

душирующей

установкой, температура

в центре заготовки понизится

от 1260

до 800° С

через 3,70 мин

(см. рис. 25 в работе

Я. М. Охрименко [62].

Продолжительность

штамповки

составит

3,76.60 — 15 = 226 — 15 = 211 с.

.

'

За 211 с

штампуют

211:30 =

7

поковок.

Тогда

длина

нагретой

заготовки

без учета клещевины

составит

100-7 =

700 мм.

Примеры расчета заготовок небольшой длины (ограниченных цилиндров).

Пример

16.

Заготовку

диаметром

10 мм, нагретую в

очковой

печи

до

температуры

1200° С,

подают к

фрикционному

прессу

для

штамповки

болта.

Продолжительность от выемки заготовки из печи

до высадки

головки

болта

составляет

6 с. Длина нагретой

части

заготовки

35

мм. Определить

темпера­

туру заготовки в момент высадки. Температура

в цехе 25° С.

Сначала

определим

коэффициент

влияния

торцов

т|. Дл я этого

найдем

•отношение

/

35

3,5.

—— =

—

=

а

10

Зная

величину

этого отношения,

по графику,

приведенному

на

рис. 30,

найдем г) = 0,92.

ц

С учетом

коэффициента

р

о

_ _ат

0,02-6

° - Д 2 г |

=

0,0052 -0,88-3600

=

1

,

2 "

По графику,

показанному на рис. 34, Ві=0,03;

по графикам на

рис. 12 и

13 0П =0,906 и 9ц=0,920.

в момент высадки головки

Температура

заготовки

/ п

=

0,906 (1200 — 20) +

20 =

1090 °С,

/ ц

=

0,920 (1200 — 2 0 ) + 2 0 =

1106 °С.

Пример

17.

Заготовку

диаметром

20

мм

нагревают

до

1300° С

п

по

транспортеру

передают

к

фрикционному

прессу

для

штамповки

заклепки.

Скорость

транспортера

составляет

50

м/мин,

длина

нагретой

части

заготов­

ки — 40

мм. Определить

расстояние от

пресса

до

нагревательной

установки,

•обеспечивающее

штамповку

заклепок

при

следующих

температурах

заготов­

ки: іпі = П50°С

н / П 2 = П 0 0 ° С .

Продолжительность

подачи

нагретой

заготов­

ки на транспортер

и установки

ее с

транспортера

в штамп

составляет

соот­

ветственно

1,5 п 2,0 с. Температура

воздуха

в цехе

20° С.

1) Температура начала

штамповки

1150° С. При этом

относительная

тем­

пература

поверхности

заготовки

t — tc

1150 — 20

0п П =

t0—tc -

= 1300 — 20

=

0,882.

Задаемся

критерием

Fo = 0,5.

По графику,

показанному на

рис. 12, Ві = 0,1025

при Fo=0,5

и 0=0,882;

по рис. 35

Bi = 0,095<0,1025 для Fo = 0,5

и

rf=20

мм.

Еще раз задаемся Fo=0,525, тогда

по рис. 12 Bi=0,098

и

по

рис. 35

Ві=0,098. Следовательно, Fo=0,525.

I

40

Общая

продолжительность

охлаждения

при

—

= —

=2;

Ї]=0,8

(см.

рис. 30)

0,525-0,0001-0,8

т =

=

0,0021

ч «

7,5

с.

0,02

Продолжительность

движения

транспортера

т т р

= 7,5 —(1,5 + 2) = 4,0 с =

0,067 мин.