Підігрів металів перед обробкою тиском - Технологія обробки металів тиском
Перед обробкою тиском метал зазвичай нагрівають. Це підвищує пластичність металу та зменшує його опір деформуванню.
Для отримання металу існує такий температурний інтервал, у якому забезпечуються оптимальні умови гарячої обробки тиском. Нагрівання металу супроводжується таким рядом явищ, які необхідно враховувати при виборі температури нагріву.
1 Окислення металів. При нагріванні сталі вище 700 0 З відбувається інтенсивне окиснення поверхневого шару з утворенням окалини (Fe2O3, Fe3O4, FeO). Втрати металу на окалину при одноразовому нагріванні в полум'яній печі становлять 1,5-2,5%, при електронагріві - 0,4-0,5%. Освіта окалини, яка відрізняється підвищеною твердістю, крім того, підвищує зношування деформуючого інструменту.
Поряд з окисненням при високих температурах внаслідок вигоряння вуглецю відбувається обезуглерожування поверхневого шару сталі.
Для зменшення окислення металу застосовують електронагрівання або нагрівання в захисній атмосфері.
2 Перегрів та перепал - явища, пов'язані з нагріванням металу до високих температур. При нагріванні сталі до температури, близької до температури плавлення, настає перепал, що виражається у появі крихкої плівки між зернами металу внаслідок окислення їх меж і розплавлення легкоплавких міжзерених прошарків. При цьому відбувається повна втрата пластичності, що призводить до появи тріщин. Перепал виправити не можна, і такий метал доводиться відправляти на переплавлення.
Нижче температури перепалу знаходиться температура перегріву. Явище перегріву полягає у інтенсивному зростанні розмірів зерен. Перегріта сталь характеризується нижчими механічними властивостями (зменшенням пластичності до 25%).Структуру перегрітої сталі здебільшого можна виправити відпалом.
Температурний інтервал гарячої обробки тиском. Максимальна температура нагрівання (температура початку обробки тиском) повинна бути можливо вищою, але не викликає перегріву та перепалу. Температура закінчення обробки тиском повинна бути вищою за температуру рекристалізації та фазових перетворень. Для вуглецевих сталей з 0,2 ... 0,7% З температурний інтервал - 1280 ... 800 0 С; для сталей з 0,8 ... 1,3% С - 1100 ... 760 0 С; дуралюміну - 470 ... 400 0 С; титанових сплавів - 1100 ... 900С.
Режим нагріву. Заготівля має бути рівномірно нагріта по всьому об'єму до заданої температури. В іншому випадку в заготівлі виникають термічні напруги (внаслідок різниці температур перерізу) які можуть призвести до появи тріщин. Різниця температур перерізу заготовки збільшується з підвищенням швидкості нагрівання, тому існує допустима швидкість нагрівання. Для великих заготовок із високолегованих сталей (масою до 40 т) час нагріву становить понад 24 години. Частіше великі заготовки поступово нагрівають (методично) у два етапи: повільне нагрівання і витримка при 700...800 0 С, а потім нагрівання до необхідної температури з максимально можливою швидкістю.
Нагрівальні пристрої можна підрозділити:
1 Нагрівальні печі (для нагрівання злитків, великих та іноді середніх)
2 Електронагрівальні пристрої (для нагрівання дрібних та середніх заготовок)
Нагрівальні печі (полум'яні на мазуті або газоподібному паливі та електричні, що використовуються в основному для кольорових сплавів) за їх принципом дії поділяються на камерні та методичні.
Камерна піч – найпоширеніший вид печі. Робочий простір печі нагрівається при спалюванні паливаоднакову по всьому об'єму температуру. Заготовки встановлюються під печі, завантажуються і вивантажуються через вікно. Продукти згоряння відводяться через димохід і використовуються для нагрівання повітря, що надходить у піч (це дозволяє економити до 25% палива).
Для нагрівання великих заготовок використовують печі з штовхачами, карусельні, конвеєрні з висувним подом, тобто. обладнані пристроями для завантаження та вивантаження заготовок.
Різновидом камерних печей є нагрівальні колодязі, які застосовуються для нагрівання великих злитків при прокатуванні та кованні.
Методична піч - призначена для нагрівання великих заготовок під прокатку у великосерійному виробництві. Заготовки при цьому завантажують з одного боку печі, переміщують по поду і вивантажуються з іншого боку нагрітими печі. У печі розрізняють три зони з різною температурою: I - 600 ... 800 0 С (зона підігріву); II – 1350 0 С (зона максимального нагріву); III - 1200 ... 1300 0 С (зона витримки). У зоні витримки відбувається вирівнювання температури перерізу заготовки.
Електронагрівальні пристрої за принципом дії поділяються на індукційні та електроконтактні. Застосовують лише за необхідності нагрівання досить великої кількості однакових заготовок. Швидкість електронагрівання у 8…10 разів вища, а інтенсивність утворення окалини у 4…5 рази нижча, ніж у печах.