Адрес этой страницы' ?>

<<Предыдущая страница Оглавление книги Следующая страница>>

Время нагрева при термической обработке.

Определение времени нагрева при термической обработке — один из наиболее сложных вопросов. Дело в том, что время нагрева зависит от многих факторов: температуры и характера нагревающей среды, размеров и формы нагреваемых деталей, способа их укладки в печи, теплопроводности металла и др. Точно учесть влияние всех этих факторов трудно, а в ряде случаев просто невозможно. Основное влияние на скорость нагрева, а значит и на продолжительность его, оказывают температура печи, масса и форма изделия. Чем выше температура и меньше масса, тем быстрее идет нагрев. Влияние же формы проявляется в том, что при одной и той же массе скорее нагревается та деталь, у которой будет больше поверхность, поскольку теплота от внешней среды поступает через поверхность. При одном и том же размере сечения детали продолжительность нагрева может оказаться различной в зависимости от формы. Например, цилиндр диаметром d нагревается вдвое быстрее, чем пластина толщиной d (рис. 35).

Рис. 35. Нагрев пластины толщиной d (а) и цилиндра диаметром d (б)

Нагрев пластины происходит за счет теплоты, поступающей в основном с двух сторон — через верхнюю и нижнюю поверхность. Поступление теплоты через боковые торцы, удаленные от средней части пластины, практически не оказывает влияния на нагрев. Внутрь цилиндра теплота поступает через цилиндрическую поверхность со всех сторон, и потому он нагревается быстрее. Очевидно, если нагревается деталь сложной формы, с разными размерами сечения, то продолжительность нагрева будет определяться размерами наибольшего сечения (рис. 36).

Рис. 36. Выбор наименьшего размера в наибольшем сечении

При этом, как мы только что видели, основное значение имеет поступление теплоты через плоскости А и Б. Иными словами, продолжительность нагрева будет определяться наименьшим размером в наибольшем сечении детали. Этот размер и будет являться расчетным. На рис. 37 приведены примеры, поясняющие, какой размер следует принимать за расчетный.

Рис. 37. Примеры выбора расчетного размера А

Тогда, когда необходимо лишь приближенно определить время нагрева без учета влияния различных факторов (температуры, химического состава стали, формы детали и др.), можно принять, что при нагреве в печи с температурой 800—900°С на каждый миллиметр линейного размера в сечении или расчетного размера детали норма времени составляет примерно 1,0—1,5 мин. В этом случае для цилиндра диаметром 20 мм время нагрева составит 20—30 мин. Лучшие результаты, хотя тоже очень приближенные, можно получить, если при подсчете времени нагрева учитывать температуру и характер нагревающей среды. Для этого можно воспользоваться данными, приведенными в табл. 1.

Таблица 1 Приближенные нормы времени нагрева изделий цилиндрической формы

При нагреве квадратных заготовок указанное в табл. 1 время увеличивается в 1,3 раза, а при нагреве изделий прямоугольного сечения — в 1,5 раза.

При нагреве легированных сталей, содержащих карбиды, норма времени также увеличивается примерно на 20—40% для более полного растворения карбидов.

Следует иметь в виду, что указанные рекомендации и нормы времени по нагреву в печах относятся к случаю нагрева единичных изделий, когда к ним со всех сторон открыт доступ горячих газов. Если же в печь загружается садка, состоящая из множества однотипных деталей, то необходимая продолжительность нагрева увеличивается в зависимости от расположения деталей. Так, например, при расположении цилиндрических деталей в один ряд по высоте на близком расстоянии друг от друга, примерно 1—1,5 их диаметра, расчетное время нагрева увеличивается в 1,5 раза.

В практике, однако, нередко бывают случаи, когда трудно определить время нагрева расчетным путем (например, при нагреве деталей сложной формы, при укладке их в несколько рядов по высоте и др.). В таких случаях время нагрева можно установить опытным путем. С этой целью детали загружаются в печь, и отсчитывается время, за которое цвет их сравняется с цветом стенок печи. Дальнейшее продолжение нагрева необходимо для того, чтобы детали равномерно прогрелись по всему сечению. Продолжительность этого периода устанавливается в зависимости от времени нагрева до выравнивания цвета деталей в печи и составляет примерно 20— 30% от этого времени.

Необходимо систематически наблюдать за работой печи и нагреваемыми деталями. При этом, несмотря на то, что современные термические печи снабжены приборами для автоматического контроля и регистрации температуры, термист должен уметь визуально, т. е. без прибора, определять температуру нагрева печи и обрабатываемых деталей. С учетом этого может быть полезна приведенная ниже таблица, в которой указаны температуры и соответствующие им цвета излучения (цвета каления) (табл. 2).

Таблица 2 Цвета излучения при различных температурах нагрева

Определение температуры нагрева по цветам излучения требует некоторого навыка и опыта. Большое значение при этом имеет характер освещения (естественное или электрическое), его яркость, чистота воздуха в цехе и т. п. Несмотря на то, что по данным, приведенным в таблице, одному и тому же цвету соответствуют колебания по температуре в пределах 100°С, опытный термист по неуловимым для обычного наблюдателя оттенкам цвета может определить температуру с точностью до 30 -50°С.

При отпуске, когда нагрев не превышает 600—650°С, контроль температуры можно осуществить с помощью термочувствительных карандашей. Такие карандаши при нагреве до определенной температуры резко изменяют свой первоначальный цвет.