ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.06.2024
Просмотров: 112
Скачиваний: 0
групп нагревают по трехступенчатому режиму (рис. 7,6). В от личие от двухступенчатого в этот режим введена выдержка Тстр при 850° С дл я уменьшения структурных напряжений .
10. ТИПОВЫЕ УЧАСТКИ РЕЖИМОВ НАГРЕВА И ОХЛАЖДЕНИЯ
Р е ж и м ы |
нагрева |
и охлаждения, |
встречающиеся |
|
в практике |
|||||||||||||
обработки металлов давлением, можно представить |
состоящими |
|||||||||||||||||
из отдельных типовых |
участков / — X I I , |
показанных |
на |
рис. 8. |
||||||||||||||
Разберем |
эти типовые участки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
1 — нагрев и охлаждение |
|
металла |
в среде |
с постоянной |
тем |
|||||||||||||
пературой при |
равномерном |
температурном |
поле |
в нем в на |
||||||||||||||
чальный момент |
при tc>t0 |
(нагрев) |
и tc<t0 |
(охлаждение); |
||||||||||||||
/ / — то же , но при более |
высокой |
температуре |
в |
центре за |
||||||||||||||
готовки (по сравнению |
с ее поверхностью) в начальный |
момент; |
||||||||||||||||
/ / / — то |
же, но при |
более |
низкой |
темепратуре |
центра |
заго |
||||||||||||
товки |
в начальный |
момент; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
IV |
— нагрев |
и охлаждение |
в среде |
с линейно |
повышающейся |
|||||||||||||
температурой при равномерном |
температурном поле |
в |
металле |
|||||||||||||||
в начальный |
момент |
при £ с |
> 4 |
(нагрев) |
и / с |
< ^ о |
( о х л а ж д е н и е ) ; |
|||||||||||
V — то же, но при более |
высокой |
температуре |
центра |
заго |
||||||||||||||
товки в начальный |
момент; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
V7 — то |
же, но при более |
низкой |
температуре |
центра |
заго |
|||||||||||||
товки в начальный |
момент; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
VII |
— нагрев |
и охлаждение |
в среде |
с линейно |
понижающей |
|||||||||||||
ся температурой при равномерном температурном |
поле в метал |
|||||||||||||||||
ле з начальный |
момент |
при tc>t0 |
(нагрев) |
и tc<lo |
|
(охлажде |
||||||||||||
ние) ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VIII |
— то же , но при более |
высокой |
температуре |
центра за |
||||||||||||||
готовки в начальный |
момент; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
IX |
— то |
же, но при более |
низкой |
температуре |
центра |
заго |
||||||||||||
товки |
в начальный |
момент; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
X — нагрев |
и |
охлаждение |
|
в среде |
с изменяющейся |
по эк |
||||||||||||
споненциальному закону температурой при равномерном тем
пературном |
поле в металле в начальный момент при tc>t„ |
(на |
||||||||||
грев) |
и tc<t0 |
(охлаждение); |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
XI |
— то же , но при более |
высокой |
температуре |
центра |
заго |
|||||||
товки |
в начальный момент; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
XII |
— то же , но при более |
низкой |
температуре |
центра |
заго |
|||||||
товки в начальный момент. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Типовой участок / характеризует нагрев холодных |
кузнечных |
|||||||||||
слитков |
и заготовок |
в печи с постоянной |
температурой |
или ох |
||||||||
л а ж д е н и е равномерно нагретых заготовок |
на воздухе |
(в цехе); |
||||||||||
типовой |
участок / / . — нагрев горячих и подстуженных |
кузнечных |
||||||||||
слитков |
в печи с постоянной температурой или охлаждение за |
|||||||||||
готовок |
на |
воздухе, |
температура |
которых |
в центре |
выше, |
чем |
|||||
на поверхности. Типовой участок |
/ / / |
соответствует |
нагреву в |
|||||||||
печи |
с |
постоянной |
температурой |
предварительно |
|
подогретых |
||||||
холодных кузнечных |
слитков и заготовок, |
температура |
которых |
||||
в центре ниже, чем на |
поверхности, а т а к ж е |
охлаждению |
пред |
||||
варительно |
подогретых |
холодных слитков |
и |
заготовок |
на |
воз |
|
духе. |
|
IV, |
VII, X характеризуют нагрев холодных |
||||
Типовые |
участки |
||||||
слитков и |
заготовок |
в |
печи с линейно возрастающей |
(IV |
уча- |
||
|
/ |
|
// |
|
|
|
|
tc
Ч
to
tjL
ton
0 |
V |
VI |
Рис. 8. Типовые участки (/—XII) режимов «агрева и охлаждения заготовок
сток), линейно уменьшающейся (VII |
участок) |
и изменяющейся |
|||||
по |
экспоненциальному |
закону |
температурой |
печи |
(Л' участок) |
||
или |
охлаждение равномерно |
нагретых заготовок |
в этих |
усло |
|||
виях. Типовые участки |
V, VIII |
и XI |
характеризуют |
нагрев |
горя |
||
чих слитков и заготовок или их охлаждение в печи с линейно возрастающей, линейно уменьшающейся или изменяющейся по экспоненциальному закону температурой; типовые участки VI,
IX, XII |
— нагрев |
и охлаждение |
подогретых заготовок в печи с |
|||
изменяющейся |
по |
линейному |
или экспоненциальному |
закону |
||
температурой. |
|
|
|
|
|
|
Все |
многообразие режимов |
нагрева |
и охлаждения |
металла |
||
можно |
свести |
к р е ж и м а м разобранных |
типовых участков. Д л я |
|||
расчетов нагрева и охлаждения металла необходимо иметь ре
шение дифференциального |
уравнения |
теплопроводности |
для |
краевых условий всех типовых участков. |
|
||
Помимо разобранных |
двенадцати |
типовых участков |
нагре |
ва — охлаждения имеются |
еще и частные случаи решения |
диф |
|
ференциального уравнения теплопроводности при некоторых уп рощающих допущениях. В некоторых случаях для участков с реальными режимами нагрева могут быть использованы указан ные частные случаи. Такие участки показаны на рис. 9:
XIII — мгновенный нагрев (охлаждение) поверхности метал ла до температуры о к р у ж а ю щ е й среды, которая постоянна во времени, и дальнейшее выравнивание температуры по сечению
заготовки; в начальный момент температура по сечению заго товки постоянна. Примерно такой характер теплопередачи суще
ствует при з а к а л к е |
стальных заготовок, |
а т а к ж е |
при |
нагреве |
||||||
металла в высокотемпературных соляных ваннах; |
|
|
|
|
||||||
XIV |
— изменение |
температуры |
поверхности |
нагреваемого |
||||||
(охлаждаемого) |
металла по закону прямой линии |
при |
постоян |
|||||||
стве начальной температуры по сечению; |
|
|
|
|
|
|||||
XV |
— то же, |
но |
при |
более низкой |
температуре |
центра |
в |
на |
||
чальный момент; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
XVI |
— то же, |
но |
при |
более высокой |
температуре |
центра |
в |
|||
начальный момент. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В |
аналитических |
расчетах определяют |
т а к ж е участки |
нагре |
||||||
ва - охлаждения при принятом постоянном тепловом потоке на поверхность нагреваемого металла или при принятой постоян ной мощности печи;
XVII — нагрев (охлаждение) при постоянном тепловом по токе; в начальный момент температура по сечению заготовки постоянна;
XVIII — то же, но при наличии разности температуры по се чению заготовки в начальный момент;
XIX — нагрев (охлаждение) при постоянной мощности печи; в начальный момент температура по сечению заготовки посто янна;
XX — то же, но при наличии разности температуры по |
сече |
|
нию заготовки в начальный момент. |
|
|
П . МЕТОДЫ РАСЧЕТА ТЕМПЕРАТУРНЫХ |
ПОЛЕЙ |
|
В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ |
|
|
Существующие методы расчета нагрева и охлаждения твер |
||
дых тел в основном осуществляют с помощью |
аналитических |
|
формул, которые выводят из дифференциального |
уравнения |
теп |
лопроводности с соответствующими краевыми |
условиями. К ука |
|||||
занным методам |
расчета |
относятся |
методы Г. |
Гребера,. |
||
Г. П. Иванцова [30, 33], А. |
В. Л ы к о в а |
[53] |
и др . Все |
эти ме |
||
тоды |
не получили |
широкого |
применения |
из-за |
сложности |
расчет |
ных |
формул. Д л я |
тепловых |
расчетов заготовок этими методами |
|||
пользоваться нельзя, так как большинство из них основано на
граничном условии |
передачи тепла от заготовки в |
о к р |
у ж а ю щ у ю |
||
среду |
по закону Ньютона [q = u{t—^с)] |
при принятом |
постоян |
||
ном |
коэффициенте |
теплопередачи а. На |
самом |
ж е деле этот |
|
коэффициент в процессе нагрева и охлаждения заготовок зна чительно изменяется.
М. А. Глннков [13], Н. Ю. Тайц [83], В. Ф. Копытов f48] и другие применяют в тепловых расчетах заготовок графики чис ленных решений дифференциального уравнения теплопроводно сти в различных краевых условиях. Это облегчает расчеты и позволяет определять температуру нагреваемого металла по
т ем п ературн ым интервалам, в переделах которых коэффициент теплопередачи, а т а к ж е теплофизические характеристики, ис пользуемые для расчетов, можно считать постоянными, не зависящими от температуры.
Методики тепловых расчетов, разработанные М. А.- Глниковым, Н. Ю. Танцем и другими, вследствие их простоты полу чили большое распространение.
В. Н. Тимофеев применил законы излучения для расчетов
нагревательных печей |
[85]. |
Методики расчетов лучистого тепло |
обмена предложили И. М. |
Рафалович [67], Д . В. Будрин [ 6 ] , |
|
А. В. Кавадеров [37, |
38], |
В. Н. Соколов [79], Г. В. Воронков, |
Ю. В. Видин н другие |
[10] . |
|
Все тепловые расчеты основаны па аппроксимаций кривой распределения температуры по сечению заготовки параболой с показателем 2 (парабола второго порядка) . В общем случае нагрева металлических заготовок показатель параболы имеет переменное значение в зависимости от условий и стадии охлаж дения.
А. В. Кавадеров и В. Ы. Калугин предложили методику расчета температуры в массивных заготовках при их нагреве
конвекцией с |
учетом функции распределения температуры |
по |
|
сечению тела |
с переменным показателем параболы |
[39]. Т а к а я |
|
ж е методика, |
предложенная В. С. Стариковым, положена в ос |
||
нову расчетов |
разности температуры поверхности |
и центра |
за |
готовки в конечной стадии нагрева в среде с постоянной тем пературой [81]. По указанной методике теплообмен рассчиты вали по закону Ньютона. Д л я этой цели составлена номограм ма для определения относительной разности температур в не ограниченном цилиндре при нагреве его в среде с постоянной температурой в регулярном режиме.
Кроме расчетов только конвективного или только |
радиаци |
|
онного теплообмена |
существуют расчеты теплообмена |
одновре |
менно конвекцией и излучением [8, 12,29]. |
|
|
В работе автора данной книги приведены основы |
методики |
|
расчета температуры |
кузнечных слитков и заготовок |
в процес |
се их нагрева и ковки, основанной на решении дифференциаль
ного уравнения теплопроводности в различных |
краевых |
условиях |
||||||||||||||
и |
обработке |
в |
критериальном |
виде |
экспериментального |
мате |
||||||||||
р и а л а |
по |
замеру |
температуры |
слитков и заготовок |
[27] . |
|
||||||||||
|
Д а н н ы е |
для |
расчетов |
нагрева |
кузнечных |
слитков |
|
(коэффи |
||||||||
циент теплопередачи и излучения, продолжительность |
нагрева, |
|||||||||||||||
влияние |
взаимного |
расположения |
заготовок на |
поду |
печи) |
|||||||||||
опубликованы в |
работах В. А. Куроедова |
(например, |
|
[ 5 1 ] ) . |
||||||||||||
|
Интересную |
методику |
расчета |
нагрева |
не |
очень |
|
массивных |
||||||||
(в |
теплотехническом |
отношении) |
слитков |
в |
высокотемператур |
|||||||||||
ных |
печах |
при переменной |
температуре |
печи |
|
предложил |
||||||||||
Ю. В. Видин |
[ 9 ] . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||