Semenov E.I., i dr. (red.) Kovka i shtampovka. Spravochnik. Tom 1 (Mashinostroenie, 1985)(ru)(L)(T)(285s) (813576), страница 49
Текст из файла (страница 49)
2). Для нагрева большого количества однотипных заготовок часто в куз- ЭЛЕКТРОНАГРЕВ МЕТАЛЛА ПОЛ гКОВКУ И ШТАМПОВКУ 255 р нс. !. Конструкцня «нмерной нысокотемнерагурной печи с нагревателями не Анснлн нд молибдена ц рнс. 2. Камерная печь с ныдннмным подом: ! — нагреватели; 2 — огнеупорная кладка; 3 — теплонзоляцня;  — - термопере;  — кыленыноа под;  — днерц»; à — заготовка штамповку 257 256 элвктрондгрвв н алвктрондгрввдтвльныв устрнйствд 2. Гдубина проникновения (мм) тона в металл Глубине ираиииисясиия тскя я металл ири ряэличимл чистота», Ги Удсльисс электра.
ческос со- иротизлеиис Р !о', Ом и Относительная иягиитияя ирс. ииияе. исеть Тем. пера. тура, 'О Материал с с 2,8 0,64 ~ 0,40 ~ 0,22 10 60 0,07 0,05 0,04 Сталь !ООО ! !30 1 85,5 ( 19,0 ) !2,0 ( 6,7 2,21 ! 1,55 1,20 9,5 ! 2.1 ~ 1,34 ! 0,7о 0,35 ~ О, 16 ! О, 13 Медь 23,5 ) 5,! ! 3,3 ( 1,8 0,55 ~ 0,39') 0,32 1000 10 Рис. а. Карусельная электрическая печь: у — прияод с редуктором; у — каркас печи; 3 — тсолсиэолячия; 4 — огнеупорная клядия; а — нагреватель; и — ясярсуиорияя илитэ 187( 42 )257(148~045~032~026 20 Латунь 1 ! 27 4 ! 6 ! ! 3 86 ) 2 !6 ( о 66 ~ 0 47 ! 0 39 850 14,7 печных цехах применяют карусельные электрические печи (рис.
3). Печь имеет кольцеобразную форму. Стены и свод ее неподвижны, а под печи вращается вокруг вертикальной оси. Заготовки через загрузочное окно укладывают н печь на движущийая под, который в печи делает полный круг, затем вынимают их из печи через окно для выгрузки. Электрические печи легко могут быть механизированы и автоматизированы, что позволяет встраивать их в автоматические поточные линии. Алюминий Глубина проникновения тока А= ~У' — „ (2) Индукционный нагрев .
Индукционный нагрев основан на передаче на малые расстояния специально сформированного потока электромагнитной энергии и превращении ее в тепловую в заготовке. Формирование направленного потока электрщ магнитной энергии осуществляется с помощью индукгирующих катушекиндукторов плоской или цилиндрической формы, выполненных нз водо. охлаждаемой медной трубки.
Индукторы подключают к специальным генераторам переььеиного напряжения различных стандартных частот. Если внутрь индуктора поместить металлическую заготовку, то по закону электромагнитной индукции в ней возникает переменный электрический ток, под действием которого в заготовке будет выделяться теплован энергия. Метод нагрева проводящих тел индуктированными токами получил название индукционного. Вследствие поверхностного эффекта — известного явления неравномерного распределения переменного тока в проводниках — плотности тока и индуктирующем проводнике и протекающего по заготовке неодинаковы оо их сечению.
Наибольшие значении плотностей тока наблюдаетая на пш верхностях индуктирующего проводника и нагреваемой заготовки. Плотности тока постепенно уменьшаю~си по экспоненциальному закону по мере удаления от этих поверхностей по следующей зависимости: . к 6 =-бе (') где 6„ — действующее значение плотности тока на расстоянии к от поверхности пРоводника, А)мз; бя — действующее значение плотности тока на поверхности проводника, А/ме; е— основание натуральных логарифмов, равное 2,718; А — расстояние, и, от поверхности проводника по направлению к его цевтру, на котором плотность тока убывает в е раз по сравнению с плотностью тока на поверхности, называемое в технике индукционного нагрева глубиной проникновения тока.
где ю = 2п) (7 — частота тока, Гц); р — магнитная проницаеьэость материала проводника, Гн7м; )ь = Роги )ьэ Оь .,„ — относительная магнитаая проницаемость, р, = 4п 10-" Гн!м)! о — удельная электрическая проводимость среды, См. В практике индукционного нагрева кузнечных заготовок встречается понятие сквозного нагрева, под которым подразумевается высокопроизводительный равномерный нагрев металла внутренними источникамн тепловой энергии. Существенное влияние на ироизводительность и КПД индукционных нагревателей оказывает отношение диаметров нагреваемых заготовок к глубине проникновения тока в металл. В табл.
2 представлены значения глубины проникновения тока в некоторыя 9 Нур В. Н. Оемеиэяи металлах ьри различных частотах н температурах. Выбор частоты тона. Прн выборе преобразователей частоты для индукционного нагрева заготовок необходимо учитывать следующее.
Если отношение диаметра нагреваемой заготовки к глубине прон~ кновения тока больше 10, то передача энергии происходит с высоким КПД. Однако при этом объемная удельная мощность (Вт)мк), выделяемая в металле заготовки, более чем в 2 раза ниже максимально возмоукной, получаемой при отношении диаьсетра заготовки к глубине проникновения приблизительно равном 4. Поэтому прн сквозном нагрене с целью повышения производительности процесса желательно обеспечивать указанное выше соотношение, при котором в нагреваемой затеи товке выделяется максимальное аначенне удельной объемной мощности. Это достигается рациональным выбором частоты источника питания индукционного нагревателя.
258 ЭЛЕКтронлгРЕв И ЭЛЕКтрпнАГРЕвдтЕЛЬНЫЕ УСтройптвд ЭЛЕКТРОНАГРЕВ МЕТАЛЛА ПОД КОВКУ И ШТАМПОВКУ 259 4. Время нагрева (с) до 1250 аС стальных цилиндрических заготовок током стандартных частот Частота, Гц а, 8000 500 Ч 000 ! 000 0500 Рве. 4. Звввсвмость твмцеРвтуры вт времена квгрквв заготовок; Л вЂ” врк ускарекком квгреве; Б — прк обычквм нагреве: Ы к дгобычн — темускор' вервтуркые перепады между поверхностью к центром ввгатовкк савтввтстввккв врк ускорвввом м вбычкам нагреве ма птп О птп О ПТП О ПТП О О ПТП 4 12 24 40 60 83 1!2 181 266 10 28 58 100 !48 205 278 449 660 20 ЗО 40 50 60 70 80 100 120 140 160 180 200 50 134 43 123 18 50 20 56 12 39 22 30 лн 32 96 72 10 172 255 355 472 606 755 !62 295 467 681 936 !232 1568 66 119 Г88 275 378 498 633 243 403 605 848 1!31 1456 !822 98 163 244 342 457 588 735 259 425 632 880 1170 1500 1870 202 350 538 767 1038 1349 1700 82 141 217 310 419 545 686 нагрев; ПТП вЂ” ввгрвв прк пост П р в м е ч в в к е.
Π— обычвма первтуре поверхнвств. 3. Предельные диаметры заготовон прн индукционном нагреве иа промышленной частоте уйе угбзт 77580 7РЛЛ 55РЛ звл 7лл ббц вегу ЮЮ ллл Лртг Дргт Для сквозного нагрева стальных заготовок различного диаметра рекомендуется применять слсдуюшию частоты, Частота тока индук. тора, Гц...... 500 1000 Диаметр нагреваемой заготовки, мм ... . 90 †1 60 в 120 ЭЛЭ ГР При окончательном выборе высокочастотного преобразователя для сквознога индукционного нагрева заготовок определенной номенклатуры пред- 2500 4000 8000 66 !08 и более 40 — 80 ЗΠ— 60 20 — 40 20 и менее почтение следует отдавать минимально допустимым частотам. Предельные диаметры заготовок из различных материалов в случае применения промышленной чзстоты 50 Гц приведены в табл.
3. В процессе нагрева температуры металла (рис. 4) на поверхности (Г,) и в центре заготовки (Гп) изменяются во времени (т] по различным функциональным зависимостям ((Гв (т) н !ц (т)) ]; разность 01 определяет степень неравномерности распределения температуры по сечению в момент окончания нагрева заготовки. При этом перепад температур 01 в 100 — 150'С ивляется практически допустимым для большинства сталей, а в 80 — 150'С— для алюминия и его сплавов, За время передачи нагретой заготовки к кузнечной машине (2 — 3 с) эта разность температур существенно уменьшается.
Так как при индукционном нагреве превращение электрической энергии в тепловую в основном происходит в поверхностном слое заготовки, то остальная се часть нагревается за счет теплопроводности. Поэтому равномер- нос распределение температуры па сечению для данной частоты тока можно получить только при определенной прадоджительности нагрева.
Нз обш)чо продолжительность нагрева заготовки существенно влияет характер изменения во времени температуры поверхности нагревасмого металла. В практике сквозного электронагрсва под ковку и штамповку применяются ускоренныес или абычныс режимы нагрева заготовок (см. рис. 4). При ускоренном режиме нагрева температура поверхности быстро достигает конечного значения н в дальнейшем поддерживается на этом уровне, В начале нагрева температура в центре заготовки значительно ниже температуры ее поверхности.
Между поверхностью н центром создается большой перепад температур, за счет которого теплота от поверхности быстро проникает к центру. В процессе обычного нагрева температура поверхности заготовки возрзСтвст Мсдпсииа, На С таКОй Средугб скоростью, при которой в момент:; 9в стнжсння заданной температуры нагрева между поверхностью и центром устанавливается допустимый температурный перепад 100 — 150'С. Общая продолжительность обычного нагрева в 2,5 — 3 раза больше, чем ускоренного. Дальнейшее > величение продолжительности нагрева связано с ростом потерь теплоты и нецелесообразно из экономических соображений, Выбор времени нагрева. Ввиду сложности точного шгалитического расчета, связывающего нсстационарный про.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
