熱鍛工藝的加熱方法有哪些?
金屬毛坯鍛前加熱的目的是提高金屬塑性、降低變形抗力、使之易于流動(dòng)成形并獲得良好的鍛后組織。故鍛前加熱對提高鍛造生產(chǎn)率,保證鍛件質(zhì)量以及節約能源消耗等都有直接影響。按所采用的熱源不同,金屬毛坯的加熱方法可分為火焰加熱與電加熱兩大類(lèi)。
火焰加熱
火焰加熱是利用燃料(煤、焦炭、重油、柴油和煤氣)在火焰加熱爐內燃燒產(chǎn)生含有大量熱能的高溫氣體(火焰),通過(guò)對流、輻射把熱能傳給毛坯表面,再由表面向中心熱傳導而使金屬毛坯加熱。
在加熱溫度低于600~700℃時(shí),毛坯加熱主要是靠對流傳熱。所謂對流傳熱,是通過(guò)火焰在毛坯四周不斷流動(dòng),借助高溫氣體與毛坯表面的熱交換,把熱能傳給金屬毛坯。當加熱溫度超過(guò)700~800℃時(shí),毛坯加熱則以輻射傳熱為主。所謂輻射傳熱,是通過(guò)高溫氣體與爐膛將熱能轉變?yōu)檩椛淠?,以電微波方式傳播的輻射能被金屬毛坯吸收后,再由輻射能轉變成為熱能而使毛坯加熱。一般普通鍛造加熱爐在高溫加熱時(shí),輻射傳熱占90%以上,對流傳熱只占8%~10%。
火焰加熱方法的優(yōu)點(diǎn)是燃料來(lái)源方便,爐子修造簡(jiǎn)單,加熱費用較低,對毛坯的適應范圍廣。但勞動(dòng)條件差,加熱速度慢,效率低,加熱質(zhì)量難于控制等。這種加熱方法廣泛用于各種毛坯的加熱。
電加熱
電加熱是通過(guò)把電能轉變?yōu)闊崮軄?lái)加熱金屬毛坯。其中有感應電加熱、接觸電加熱、電阻爐加熱和鹽浴爐加熱等。
1.感應電加熱
在感應器通入交變電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)作用下,金屬毛坯內部產(chǎn)生交變渦流。由于渦流和磁化發(fā)熱(磁性轉變點(diǎn)以下),便直接將金屬毛坯加熱。
毛坯進(jìn)行感應電加熱時(shí),內部產(chǎn)生的電流密度沿斷面分布是不均勻的,中心電流密度小,表層電流密度大,這種現象稱(chēng)為趨膚效應。由此表層金屬主要是因電流通過(guò)而被加熱,心部金屬則靠外層熱量向內傳導加熱。對于大直徑的毛坯,為了提高加熱速度,應選用較低電流頻率,以增大電流透入深度;而對小直徑的毛坯,由于截面尺寸較小,可采用較高電流頻率,這樣能夠提高電效率。
2.接觸電加熱
接觸電加熱的原理是以低壓大電流直接通人金屬毛坯,由于金屬存在一定電阻,電流通過(guò)就會(huì )產(chǎn)生熱量,從而使之加熱。
對于一定尺寸的毛坯,要加熱到規定的溫度,則需產(chǎn)生一定的熱量。而一般金屬的電阻值比較小,為提高生產(chǎn)率和縮短加熱時(shí)間,必需以大電流通入毛坯。為了避免短路,常采取降低電壓的辦法,以得到低電壓的大電流。所以,接觸電加熱用的變壓器副端空載電壓只有2~15V。
接觸電加熱的特點(diǎn)是:加熱速度快,金屬燒損少,加熱溫度范圍不受限制,熱效率高,耗電少,成本低,設備簡(jiǎn)單,操作方便。但毛坯的表面粗糙度和形狀尺寸要求嚴格,特別是毛坯的端部必須規整,不得產(chǎn)生畸變。此外,加熱溫度的測量和控制也比較困難。適用于長(cháng)毛坯的整體或局部加熱。
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