对锻造毛坯的加热工艺进行了研究。结果表明,表面温度(平均温度)和中心温度(保温温度)与总加热时间的比值随加热温度的变化而变化。加热温度低时,平均温度时间与强制加热温度之比高,保温时间之比大。显然,占总加热时间较大比例的阶段应该是缩短加热时间的关键。根据传热原理,缩短加热时间的方法有以下几种:
(1)均匀加热:
对于工件加热,如果环境温度不均匀,表面加热不均匀,导致加热中心偏离几何中心,相当于增加了截面尺寸。如果校准到1.4d(直径),加热时间必须延长30-50%。因此,均匀加热是缩短加热时间首先要考虑的问题。这里,加热炉的工作状态要保持良好状态,加热炉各区域的温度要情绪调节,工件的进给方式要有炉气循环创造的条件。
(2)选择合理的截面温差:
锻件坯料加热到一定温度后,受热传导的限制,中心温度达到表面温度需要相当长的时间。因此,工艺中的加热时间应根据工件中心的实际需要来确定,即允许有一定截面的温差。例如,对于一般结构钢,在锻造和加热过程中必须防止变形。中心不需要加热到接近表面温度;锻造中心缺陷时,应将中心加热到足够高的温度。根据国外对锻造加热规范的分析,高温下截面温差小于10℃,宽顶压工艺,而在锻造过程中部分温差接近100℃,加热时间仅为前者的60%。热处理过程中的加热也是如此。无论目的如何,合金元素的固溶、晶粒细化、组织转变和回火参数都有一个合适的温度范围。因此,研究不同钢牌号、不同工艺要求的适宜温度范围,确定加热过程中合理的允许截面温差,可以在保证质量的前提下很好地缩短加热时间。
(三)适当提高炉温:
在锻件毛坯加热过程中,表面温度往往滞后于炉膛温度。当炉温上升到所需温度并长时间保持时,锻件表面能达到所需温度。这个时间的长短与所需的加热温度密切相关。加热温度越低,表面换热系数越小,加热时间越长。因此,在锻件表面达到温度之前适当提高炉温,可以大大缩短表面温度到达时间。该方法适用于形状简单的工件。根据工件尺寸、所需的加热温度和加热速度,通过温度场计算确定炉膛温升程度和保温时间。
(4)加强对流:
低温时,表面换热主要是对流换热。炉温一定时,炉气与锻造表面的接触流动决定了表面换热系数,并影响表面温度到达时间。目前燃气或重油加热炉主要依靠助燃气流的强制对流,但在200~400℃低温加热时,应关闭燃烧器。在低温地区,弱气流对加热效率影响不大。因此,对于低温加热炉,如果改进炉体结构,加强炉气循环,就会提高加热效率,缩短锻件坯料加热时间。
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