鍛前加熱的目的

       在鍛造、軋制等熱成形過程中，需要將變形金屬加熱到一定的溫度進(jìn)行成形，獲得所需要的形狀和尺寸。鍛前加熱的主要目的是：提高金屬的塑性，以利于鍛件成形和獲得良好的組織和性能；降低變形抗力，以便減少加工設(shè)備的能耗及提高鍛模的使用壽命。鍛造前加熱是整個鍛造過程中的重要壞節(jié)之一。對提高鍛件生產(chǎn)率、保證鍛件質(zhì)量及節(jié)約能源消耗等都有直接影響。

       鍛前加熱的方法

       鍛造前金屬的加熱方法，按采用的熱源不同，分為火焰加熱和電加熱兩大類。

       1.火焰加熱

       火焰加熱是利用燃料，如煤、焦炭、敢油、煤氣、天然氣等，在加熱爐內(nèi)燃燒所產(chǎn)生的熱量，使坯料加熱到所要求的溫度。

       火焰加熱時，加熱溫度低于700℃時，加熱主要通過高溫氣體的對流傳熱，使毛坯加熱。溫度高于700℃以后，毛坯加熱通過輻射傳熱為主。

       火焰加熱的優(yōu)點(diǎn)：燃料來源方便，爐子維修及其加熱費(fèi)用低，加熱適應(yīng)性強(qiáng)。加熱坯料的尺寸范圍較大等。燃料加熱方法已廣泛應(yīng)用于各種坯料的加熱。

       火焰加熱的缺點(diǎn)：勞動條件差，加熱速度慢，熱效率低，溫度與加熱質(zhì)量較難控制等。

       2.電加熱

       電加熱是利用電能轉(zhuǎn)換為熱能來加熱坯料，按其傳熱方式分為電阻加熱和感應(yīng)加熱。電加熱的優(yōu)點(diǎn)：升溫快：爐溫容易控制，氧化、脫碳和污染較少，勞動條件好，便于實現(xiàn)自動化和機(jī)械化。不足之處是設(shè)備投資較大、爐子結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

       (1)電阻加熱。電阻加熱根據(jù)電阻發(fā)熱元件不同分為電阻爐加熱、接觸電加熱、鹽浴爐加熱等。

       鍛造鍛件時的電阻爐加熱是利用電流通過爐內(nèi)的電熱體產(chǎn)生的熱量，加熱爐內(nèi)金屬坯料，其原理圖如圖3-1所示。這種加熱方法的加熱溫度受電熱體的使用溫度的限制，常用的電熱體有金屬電熱體（鎳鉻絲、鐵鉻鋁絲等）和非金屬電熱體（碳化硅棒、二硅化鉑棒等），和其他電加熱法相比，電阻爐的熱效率和加熱速度較低，但對坯料加熱的適應(yīng)性較廣，有利于實現(xiàn)機(jī)械化、自動化加熱。可實現(xiàn)保護(hù)氣體進(jìn)行少無氧化加熱。

       接觸電加熱的原理如閣3-2所示。將被加熱的坯料直接接入電路，當(dāng)電流通過坯料時，因坯料自身的電阻產(chǎn)生電阻熱使坯料得到加熱。坯料電阻值很小，要產(chǎn)生大量的電阻熱，必須通入很大的電流。因此在接觸電加熱中采用低電壓大電流，變壓器的副端空載電壓一般為2~15V。

       接觸電加熱除了具有電加熱的共同優(yōu)點(diǎn)外，由于它是直接在被加熱的坯料上將電能轉(zhuǎn)化為熱能，具有設(shè)備構(gòu)造簡單、熱效率高、操作簡單、耗電少、成本低等優(yōu)點(diǎn)，特別適于細(xì)長棒料和棒料局部加熱，加熱細(xì)長棒料的效果比感應(yīng)加熱要好。但是它要求被加熱的坯料表面光潔、下料規(guī)則、端面平整，但加熱溫度的測量和控制比較困難。

       鹽浴爐加熱是電流通過爐內(nèi)電極產(chǎn)生的熱量把導(dǎo)電介質(zhì)熔融，通過高溫介質(zhì)的對流與傳導(dǎo)將埋入鹽介質(zhì)中的金屬坯料加熱，內(nèi)熱式電極鹽浴爐原理如圖3-3所示。這種方法加熱速度快，加熱溫度均勻，吋以實現(xiàn)金屬坯料的整體或局部的無氧化加熱，減少和防止氧化和脫碳現(xiàn)象。鹽浴表面熱輻射損失大，輔助材料消耗大，勞動條件差。

       (2)感應(yīng)電加熱。感應(yīng)電加熱近年來應(yīng)用越來越廣泛，特別是大量用于精密成形的加熱。這是因為感應(yīng)電加熱具有加熱速度快、加熱質(zhì)量好、溫度易于控制、金屬燒損少、操作簡單、工作穩(wěn)定、便于實現(xiàn)機(jī)械化、自動化。感應(yīng)電加熱勞動條件好，對環(huán)境沒有污染。其缺點(diǎn)是：設(shè)備投資費(fèi)用高、毎種規(guī)格感應(yīng)器加熱的坯料尺寸范圍窄，耗能大于接觸電阻加熱，小于電阻爐加熱。感應(yīng)加熱的原理如閣3-4所示，在感應(yīng)器通入交變電流產(chǎn)生的交變磁場作用下，置于交變磁場中的金屬坯料內(nèi)部便產(chǎn)生交變電勢并形成交變渦流。由于金屬毛坯電阻引起的渦流發(fā)熱和磁滯損失發(fā)熱，使坯料得到加熱。由于感應(yīng)加熱時的趨膚效應(yīng)，金屬坯料表層的電流密度大，中心電流密度小。

       趨膚效應(yīng)使感應(yīng)加熱時熱量主要產(chǎn)生于坯料表層，并向坯料心部熱傳導(dǎo)。對于大直徑坯料，為了提高加熱速度.應(yīng)選用較低電流頻率，以增大電流透入深度。而對于小直徑坯料，由于截面尺寸較小，可采用較高電流頻率，這樣能夠提高加熱效率。

       感應(yīng)加熱按所用電流頻率不同，分為工頻加熱（f/=50Hz),中頻加熱（f/=500~10000Hz)和高頻加熱。鍛造加熱多采用中頻加熱。

       感應(yīng)加熱優(yōu)點(diǎn)：加熱速度快，加熱質(zhì)量好，不用保護(hù)氣氛也可實現(xiàn)少氧化加熱（燒損率一般＜0.5%)，感應(yīng)加熱規(guī)范穩(wěn)定，勞動條件好，對環(huán)境無污染，便于機(jī)械化、自動化操作，宜裝在生產(chǎn)線上，實現(xiàn)在線加熱。其缺點(diǎn)是：設(shè)備投資大，耗電量大，一種規(guī)格感應(yīng)器所能加熱的坯料尺寸范圍窄。上述各種電加熱方法的應(yīng)用范圍見表3-1。

       加熱方法的選擇要根據(jù)具體的鍛造要求及投資效益、能源情況、環(huán)境保護(hù)等多種因素來確定。燃料加熱目前應(yīng)用比較廣泛，大型鍛件往往以燃料加熱為主，對于中小型鍛件可以選擇燃料加熱，電加熱主要用于加熱質(zhì)量要求高的鋁、鎂、鈦、銅和一些高溫合金的鍛造加熱。

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