Процесс нагрева металла под ковку и штамповку должен обеспечивать: достижение требуемой температуры слитка или заготовки, достаточно равномерно распределенной по сечению, минимальное окисление и обезуглероживание поверхности, сохранение целостности нагреваемого металла т. е. отсутствие микро- и макротрещины. Чем выше скорость нагрева (т. е. чем меньше его продолжительность), тем меньше окисление и обезуглероживание поверхности и тем экономичнее (рентабельнее) нагрев.
Однако при чрезмерно быстром нагреве, в результате значительного температурного градиента по сечению слитка или заготовки в металле могут возникать термические напряжения, которые в некоторых случаях приводят к образованию микро- и макротрещин. Поэтому различают технически возможную и допускаемую скорости нагрева.
Технически возможная скорость нагрева при прочих равных условиях зависит от температуры печи, точнее от температурного напора, т. е. от разности между температурой печи и средней температурой поверхности заготовки. Температура печи и конечная разность температур печи и нагрева заготовки являются основными факторами, при помощи которых можно регулировать скорость нагрева.
Время нагрева кованых и катаных кузнечных заготовок из углеродистой и конструкционной стали при разной температуре рабочего пространства печи приведено в табл. 5, а время нагрева подогретых до 700° С заготовок в печи с температурой 1300° С - в табл. 6.
 |
В зависимости от формы поперечного сечения (цилиндр, квадрат) нагреваемых заготовок и расположения их на поду печи, время нагрева будет различным (рис. 2). Рис. 2. Значение коэффициента К, учитывающего влияние взаимного расположения заготовок на поду печи во время нагрева (по данным ЦНИИТМАШ) Нагрев заготовок и слитков с размером сечения (диаметр или сторона квадрата) более 200 мм приходится обычно вести не с технически возможной, а с допускаемой скоростью, которая обуславливается величиной термических напряжений и механическими свойствами (пластичностью) нагреваемого металла. |
 |
При высоких температурах, когда металл обладает достаточной пластичностью, термические напряжения не могут вызвать нарушений сплошности. Поэтому понятие о допустимой скорости нагрева относится в основном к первому периоду нагрева, т. е. к нагреву в интервале температур 20-550° С (для углеродистой стали). Характерный режим нагрева крупных слитков приведен на рис.3. Рис. 3. Схема температурного режима нагрева крупных слитков: t1 - температура печи при посадке слитка; t2 - температура печи в конце 1-го периода нагрева; t3 - температура печи в конце 2-го периода, t4 - температура в конце выдержки; τ1 - время выдержки при температуре посадки слитка; τ2 - время первого подъема температуры печи; τ3 - время промежуточной выдержки; τ4 - время второго подъема температуры печи; τ5 - время выдержки при ковочной температуре |
Более мелкие слитки и заготовки нагревают и по несколько упращенному режиму: выдержка при температуре посадки, нагрев с определенной скоростью до ковочной температуры и выдержка при ковочной температуре.
В табл. 7-12 приведено время нагрева заготовок и слитков из углеродистой, легированной и высоколегированной сталей.
При определении продолжительности нагрева заготовок и слитков в методических и полуметодических печах можно пользоваться формулой, предложенной Ю. М. Чижиковым
τнагр=КDч
где D - диаметр или меньшая сторона сечения нагреваемого тела в см; К - коэффициент; для углеродистых сталей К=0,1÷0,15; для легированный конструкционных К=0,15÷0,2; для высоколегированных и инструментальных К=0,3÷0,4.
