ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЭЛЕКТРОПЕЧИ

  • Изготовление промышленного термического оборудования
  • Собственные проектные и производственные мощности
  • Современное оборудование и станки

ЛАБОРАТОРНЫЕ ЭЛЕКТРОПЕЧИ

Современное оборудование и станки

ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Современное оборудование и станки

Нагрев под ковку

Технологии ковки в машиностроении являются широко распространенным и технически эффективными методами получения крупногабаритных заготовок, например поковок.

Структура стали в поковках, относительно отливок, имеет более мелкозернистую структуру и более однородный химический состав, практически не имеет усадочных пор, раковин и ликваций и т.п.

Поковки нужной формы получают методом пластических деформаций кусков слябов, отливок или прутков, имеющихся в наличии в условиях специализированных кузнечно-прессовых заводов или крупных в термических цехов. Манипуляции по изменению формы заготовок для поковок производятся только в нагретом состоянии. Рекомендуемая температура нагрева под пластическую деформацию (например, ковку) зависит от концентрации углерода и легирующих элементов в стали, и лежит в диапазоне температур от 800 до 1280°С.

Технология изготовления поковки

При изготовлении поковок, от исходного куска металла до готовой детали с нужными свойствами изделие подвергают нескольким видам нагрева. Термообработку поковок подразделяют на предварительную: для снижения твердости, выравнивания структуры, минимизации внутренних напряжений снижения флокенообразования и окончательную, для получения относительно высокой твердости.

Изделие от исходной заготовки до готовой детали проходит следующие виды термообработок.


Практически все дефекты в поковках образуются или устраняются корректными или не корректными методами и приемами нагрева.

В данной статье рассматриваются только процессы предварительного нагрева под ковку и для снятия внутренних напряжений после. Т.е. до момента получения заготовки когда её можно направить на механическую обработку или для дальнейшего упрочнения.

Что бы минимизировать возможные дефекты поковок нагрев заготовок под ковку должен проводиться при строго определенной температуре в печи для конкретной формы, толщины, с учетом химического состава материала, и условием равномерного распределения температурного градиента по сечению заготовки. Например, если температура снаружи заготовки значительно выше рекомендуемой и мощности печи достаточно для компенсации температурного проседания при посаде холодной заготовки. В таком случае возникает значительный температурный градиент по сечению металла(снаружи горячая поверхность, а внутри относительно холодная) и в структуре стали возникают чрезмерные термические напряжения, которые приведут к возникновению микро и макротрещин.

Вид термообработки Назначение и получаемые свойства
Нагрев под ковку, (пластическую деформацию) Для повышения пластичности и возможности изменения формы исходной заготовки;
Отжиг или нормализацию, (в зависимости от формы изделия) Для выравнивания структуры и снятия напряжений после пластической деформации
Улучшение: закалка с отпуском Для получения нужной (высокой) твердости
Регулируемое охлаждение Проводят для минимизации дефектов и ускорения процесса, например после ковки или отпуска

Для недопущения возникновения трещин определяют оптимальную скорость (допустимую) скорость нагрева и на практике её не превышают.

Реальная скорость нагрева заготовки будет зависеть от сочетаний температуры, мощности печи, теплоёмкости садки и схеме размещения.

Учитывая большие габариты поковок и условия высоких температур для пластической деформации нагрев под ковку проводят, преимущественно в печах с газовым нагревом. Для обеспечения равномерного обогрева заготовки в рабочем пространстве размещают на специальных стальных возвышениях, относительно пода, (лежках), а садку рекомендуется размещать на равномерном удалении относительно горелок.

Вторым, желательным, условием для эффективной ковки считается увеличенная, относительно серийных нагревателных установок для термообработки, мощность под ковку. Чем ближе скорость нагрева к допустимой, тем меньше времени проводится процесс нагрева и соответственно меньше образуется угара металла (окалина), минимизируется обезуглероженный слой и дефекты в виде флокенов. Величина зернистости стали напрямую зависит от времени нахождения заготовки при повышенных температурах.

В условиях среднесерийного производства актуальным становится изменение скорости нагрева под ковку для улучшения свойств и повышения экономической рентабельности.

При повышенных температурах, когда сталь уже начинает обладать высокой пластичностью и уже значительные термические напряжения, преимущественно, деформируют заготовку вместо образования термических трещин. Получается что допустимая скорость нагрева актуальна только до температур 560°С для углеродистых сталей. При температурах выше 560°С скорость нагрева уже не регламентируется, а ограничивается установленной мощностью и температуропроводностью конкретных марок стали.

Если учитывать данный момент, то самым технологичным решением нагрева под ковку оказывается нагрев в проходных печах с различными температурами в зонах или в садочных печах с регулированием температуры.

Оптимальный график нагрева крупных заготовок под ковку

Режим нагрева под ковку

 Где:

  -  t1 температура в печи при посадке слитка;       T1 время выдержки при температуре посадки слитка;
   - t2 температура в конце 1-го периода нагрева;    Т2 время первого подъема температуры;    
   - t3 температура  в конце 2-го периода;           Т3 время промежуточной выдержки; 
   - t4 температура в конце выдержки;                Т4 время второго подъема температуры;   
                                                     Т5 время выдержки при ковочной температуре.    

Время нагрева заготовок под ковку была определена Ю. М. Чижиковым для термообработки в методических и полуметодических печах формулой:

    Тнагр=К·D

  •   Где Тнагр: - время нахождения заготовки при рекомендуемой температуре, в часах;
  • 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.

Пример: заготовку диаметром 150мм или 15см из среднелегированной стали необходимо нагревать до температуры ковки: Коэффициент К примем: К=0,15, тогда время нагрева составит: Тнагр=0,15·15=2,25ч

Соответственно, время на нагрев прутка Ø 150мм под ковку составит 2,25 ч. Время, затраченное на нагрев, прямо пропорционально температуропроводности и обратно пропорционально квадрату толщины заготовки.

После пластической деформации сформированные поковки охлаждаются. Скорость охлаждения не регламентируется и, как правило, производится на воздухе. Исключение составляют легированные стали, у которых одним из дефектов поковок могут быть флокены. Крупные поковки флокеночувствительных легированных сталей, полученные из слитков, следует охлаждать после ковки по специальным тепловым режимам, которые обеспечивают перераспределение или удаление водорода. Например, поковки с площадью сечения 100-150мм2 из сталей: 40Х, 50ХН, 38ХГН медленно охлаждают в закрытых колодцах. Для поковок сечением от 300 мм и более режим специального охлаждения назначают с учетом химического состава и размеров поковок.


Фото процесса ковки

Отжиг поковок

После проведения пластической деформации в окончательно сформированной поковке напряжения по сечению изделия неравномерны. Для устранения дефектов и выравнивания структуры, а также и снижения твердости проводят: отжиг. Отжиг, в зависимости от формы и хим. состава стали проводят с нагревом выше точек Ас3 или Ас1 диаграммы железо-углерод с последующим медленным охлаждением (от 150 °С/ч для углеродистых сталей до 15 °С/ч для легированных сталей) или изотермический отжиг с выдержкой ниже точки Ас1. Для некоторых видов изделий допускается проведение нормализации (нагрев на 30-50 °С выше точки Ас3) с последующим высоким отпуском для легированных сталей, без отпуска для углеродистых сталей.

Ответим на Ваши вопросы Оставьте сообщение
Адрес
Адрес
620085, Екатеринбург, ул. Монтерская, 3, цех 11
(территория ОАО "Уральский завод РТИ")
Телефон
Телефон
+7 (343) 221-53-39 – Консультант
+7 (343) 221-53-55 – бухгалтерия
Время работы
Время работы
Пн.-Пт. с 8.00-17.00