ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.10.2024
Просмотров: 102
Скачиваний: 0
Нагрев заготовок
Нагрев заготовок перед горячей деформацией до требуемой темпе ратуры может осуществляться в газовых и электрических печах раз личной конструкции, в окислительной и защитной атмосферах. Выбор вида нагрева зависит от ряда факторов, в том числе от способа про изводства. При прессовании биметаллических труб для нагрева чаще всего используют индукционные печи с защитной атмосферой или без нее. В случае вертикальных садочных индукторов с подачей заго товки снизу индуктора облегчаются условия нагрева заготовок в за щитной атмосфере. Горизонтальные индукторы применяют комплектно по несколько штук с последовательным или параллельным распо ложением.
Нагрев должен быть методическим и производиться в безокисли тельной атмосфере, особенно выше 700° С. Методический нагрев обеспечивает более равномерный прогрев заготовки по длине.
Для нагрева используется переменный ток промышленной, по вышенной и высокой частот. Нагрев можно осуществлять с помощью наружного или внутреннего индуктора. В первом случае заготовка подается в полый индуктор, во втором — индуктор в полую заго товку.
Преимуществами индукционного способа нагрева является крат ковременность, маневренность и простота нагрева с заданным пере падом температуры по поперечному сечению заготовки. Последнее позволяет вести деформацию каждого слоя заготовки в благоприят ном температурном режиме.
Нагрев заготовок в газовых кольцевых печах обеспечивает равно мерную температуру по сечению и длине заготовки, однако в них трудно осуществить безокислительный нагрев. При нагреве в оки слительной среде для удаления окалины необходимо применять гидросбив. Технология нагрева полых двухслойных заготовок в коль цевых печах аналогична технологии нагрева сплошных монометал лических заготовок. Этот способ нагрева, как правило, применяется при прокатке биметаллических труб из длинных заготовок (1500— 5000 мм).
Температура нагрева заготовок определяется температурой на грева: более легкоплавкого металла. Так, например, двухслойные заготовки углеродистая сталь + медьследуетнагреватьдо880—920° С, углеродистая сталь + БрОФ 6,5—7,0X0,15 — 0,25 до 700—800° С, углеродистая сталь + нержавеющая сталь и углеродистая сталь - никель— до 1160— 1200° С и т. д. Время нагрева минимально воз можное.
При более легкоплавком внутреннем слое нагрев двухслойных заготовок до 700° С лучше осуществлять в индукторах с промышлен ной, а далее с повышенной частотой тока (500— 1000 Гц) или в безокислительных газовых печах, а при более легкоплавком наружном слое — внутренним индуктором или в газовых печах.
Нагрев в печах с окислительной атмосферой нежелателен, так как удаление окалины с внутренней поверхности заготовок представ-
ляет значительные трудности. Наличие же окалины резко ухудшает качество труб и снижает стойкость инструмента.
Удаление окалины на обкатных станах допустимо лишь с неболь шими обжатиями по диаметру при качественной заварке торцов двухслойных заготовок. Применение для удаления окалины гидросбива и обкатки эффективно только для наружной поверхности. При некачественной заварке торцов или ее отсутствии обкатка может вызвать разгерметизацию и окисление контактных поверхностей двухслойных заготовок, уменьшить прочность сварки или привести к образованию расслоений в биметаллических трубах. В случае биметаллических заготовок обкатка допускается.
Были исследованы режимы нагрева двухслойных заготовок сталь 10 + сталь 0Х18Н10Т размером 135—260 мм, собранных с диаметраль ным зазором 0,5—0,6 мм, в индукционных печах с частотой тока 50, 500, 1000 и 2500 Гц при разной подводимой мощности. При нагреве контролировали температуру по сечению заготовки (рис. 14).
Установлено следующее:
а) током, индуктируемым в заготовке, нагревается в основном наружная труба; внутренняя труба нагревается в начале излуче нием, затем теплопередачей (при а и < + в);
б) с повышением частоты тока при постоянной подводимой к ин дуктору мощности увеличивается скорость нагрева наружных слоев наружной трубы заготовки и перепад температуры по сечению наруж ной и внутренней труб;
в) с повышением мощности, подводимой к индуктору (при посто янной частоте), увеличиваются скорость нагрева наружной трубы и перепад температуры между слоями;
г) с понижением частоты тока и мощности индукторов скорость нагрева и перепад температур по сечению наружного и внутреннего слоев уменьшаются.
Исследования режима нагрева двухслойных заготовок'сталь 10 + бронза БрОФ 7—0,2 и сталь 10+бронза БрАЖ 9—4 размерами 82X26X150 и 150x49x500 мм, изготовленных с плотным прилега нием слоев, проведены на индукционной установке и в электрической печи сопротивления.
В горизонтальной индукционной печи типа ОКБ-337 (мощность 100 кВт, напряжение 750 В, частота тока 2500 Гц) нагревали заго товки меньших, а в камерной печи электросопротивления типа ОКБ-210 (мощность 180 кВт) больших размеров. Нагрев осуществляли в методическом режиме. Исследовали нагрев при подводимой мощ ности в 20, 50 и 90 кВт. Температуру внутренней поверхности кон тролировали термопарой, вводимой внутрь заготовки, наружной — оптическим пирометром.
Оптимальный температурный интервал нагрева при прессовании биметаллических труб сталь 10 + бронза БрОФ 7—02 на гидравличес ком прессе мощностью 6000 кН (600 тс) из малых заготовок (коэффи
циент вытяжки |
р = 6-4-16) находился в пределах 760—840° С, |
при |
|
прессовании на |
прессе 16 000 кН (1600 тс) |
из больших заготовок |
|
(р = 10н-12) — в пределах 780—800° С. |
При прессовании |
труб |
|
70
температура, °С
Р и с . 14. Р а с п р е д е л е н и е |
т е м п е р а т у р ы п о с е ч е н и ю д в у х с л о й н о й з а г о т о в к и с |
т а л ь 10 + с т а л ь 0 Х 1 8 Н 1 0 Т ( и з н у т р и ) : |
|
а — п р и н а г р е в е с ч а с т о т о й т о к а 50 Г ц и о х л а ж |
д е н и и ; |
О о^со сч/
г » - ) C v j C s i C N l
|
Pacnpeâe/ieeue температур |
по сечению |
I?
I I
1 gj
I
|
в ы д е р ж к е ; |
|
|
и |
|
|
ц |
|
|
Г |
|
|
500 |
|
|
т о к а |
|
|
ч а с т о т о й |
|
|
с |
|
* |
г р е в е |
|
* |
н а |
|
|
и |
||
Ч |
п р |
|
|
б — |
||
<Ь |
||
£ |
4 . |
|
|
. 1 |
|
|
Р и с |
Температ ура, °С
Р и с . 14. в — п р и н а г р е в е с ч а с т о т о й т о к а 1000 Г ц и о х л а ж д е н и и
сталь 10 + бронза БрАЖ 9—4 этот интервал составляет 750— 850° С.
Более узкий температурный интервал нагрева заготовок боль шего размера сочетания сталь 10 + бронза Бр 0Ф7—0,2 принят во избежание оплавления бронзы из-за интенсивного разогрева при по вышенной деформации. С целью снижения температуры разогрева также выбрана пониженная скорость прессования, равная 50 мм/с.
Нагрев при подводимой мощности 90 кВт создает перепад темпе ратуры по сечению заготовки до 150° С и более.
Так, например, при температуре внутренней поверхности заго товки 820° С температура наружной поверхности ее достигает 970— 1000° С. Такое распределение температуры по сечению заготовки во время прессования является оптимальным — каждый слой металла прессуется при благоприятной для него температуре.
Однако нагрев заготовок с таким распределением температуры по сечению может быть применим лишь при очень четкой организа ции работы. При задержках будет происходить выравнивание темпе ратуры слоев, а следовательно, перегрев бронзового слоя и потеря его пластичности, что недопустимо. Так как в производственных ус ловиях возможны нарушения ритмичности процесса, нагрев двух слойных заготовок на большой мощности не может быть рекомен дован.
При пониженной мощности (20 кВт) заготовки равномерно нагре ваются по сечению и длине — перепад составляет менее 20 град. Недостаток такого способа нагрева — большая продолжительность его, приводящая к снижению производительности установки и боль шому окислению металла заготовки.
Удовлетворительные результаты нагрева получены при подводи мой мощности 40—50 кВт. Заготовка имеет равномерный нагрев по длине, перепад по сечению достигает 30—40 град. За время транспор тировки наружная поверхность заготовки охлаждается и к моменту прессования она имеет почти равномерную по сечению температуру.
На основании экспериментальных данных рекомендуется следую щий режим нагрева двухслойных заготовок сталь + бронза разме ром 82x26x150 мм: мощность 50 кВт, напряжение 750 В, сила тока 70—80 А, cos <р = 0,91-^0,92, темп выдачи 3—4 мин (рис. 15).
В горизонтальной печи сопротивления во избежание окисления нагрев заготовки проводят в баллоне, в который подается аргон (рис. 16). Время нагрева 80—90 мин, нагрев равномерный по сече нию и длине заготовки.
Исследовали также режим нагрева двухслойных заготовок сталь 20 + медь (изнутри) размером 167X43X420 мм, изготовленных без зазора, на горизонтальной индукционной установке и в камерной электрической печи сопротивления.
Для нагрева заготовок до 890—920° С использовали горизонталь ную индукционную установку, состоящую из двух индукторов печи ОКБ-812 (частота тока 500 Гц, индукторы первый и третий) и одного индуктора печи ОКБ-970 (частота 50 Гц), а также вышеописанную печь сопротивления. Результаты исследования аналогичны предьі-
74