1.火焰加熱
火焰加熱是利用燃料,如煤、焦炭、重油、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°C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°C以后,毛坯加熱通過輻射傳熱為主。
火焰加熱的優(yōu)點:燃料來源方便,爐子維修及其加熱費用低,加熱適應(yīng)性強.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: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: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。
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、二硅化鉬棒等),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)機械 化、自動化加熱。可實現(xiàn)保護氣體進行少無氧化加熱。
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,必須通人很大的電流。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,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)將埋人鹽介質(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,可以實現(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 缺點是:設(shè)備投資費用高、每種規(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)加熱的原理如圖3-4所示,在感應(yīng)器通人交變電流產(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,以增大電流透人深度。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(/=50Hz),中頻加熱(/=500? 10000Hz)和高頻加熱(/=105?10sHz)。
鍛造加熱多采用中頻加熱。感應(yīng)加熱優(yōu)點:加熱速度快,加熱質(zhì)量好,不用保護氣氛也可實現(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。
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。