Спосіб нагрівання заготовок

Реферат: Спосіб нагрівання заготовки містить розміщення заготовки у нагрівальному пристрої із підведенням теплового потоку або потоку енергії перпендикулярно до поздовжньої осі заготовки. При підведенні теплового потоку або потоку енергії заготовку обертають навколо своєї поздовжньої осі. UA 112941 U (12) UA 112941 U UA 112941 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузей металургії та машинобудування і може бути використана для нагрівання металу перед обробкою тиском або перед термічною обробкою. Відомий спосіб нагріву заготовок перед штампуванням (Патент № 18627 Україна, МПК В21С 29/00. Спосіб нагрівання заготовок перед штампуванням / В.Я. Пряхін. - Опубл. 25.12.1997. Бюл. № 6), згідно з яким нагрівання заготовки здійснюється за допомогою трьох нагрівачів, розміщених з двох боків та знизу прямокутного корпусу, причому тепловий потік передається на заготовку через сипучий теплоносій. Спосіб призначений знизити енергозатрати за рахунок збільшення площі, через яку передається тепловий потік, але його суттєвим обмеженням є розсіяння теплового потоку та неможливість локального або градієнтного нагрівання заготовки, а також нагрівання декількох заготовок одночасно. Також відомий спосіб нагріву заготовок перед пресуванням (Патент №2151201 РФ, МПК C21D 1/42, Н05В 6/36. Способ градиентного нагрева и устройство для его реализации / С.А. Горбатков; Р.А. Бадамшин; Г.С. Невоструев. - Опубл. 20.06.2000. - Бюл. № 17), згідно з яким нагрів заготовок здійснюється у двох циліндричних секційних індукторах, причому нерівномірність (градієнтність) нагрівання забезпечується за рахунок почергового циклічного перемикання секцій індуктора. Обмеженням цього способу є можливість нагрівання лише для кабельних заготовок, що суттєво звужує діапазон його застосування. Крім того, даний спосіб характеризується великими енерговитратами через використання одночасно двох індукторів, а також розміщенням нагрівальних секцій по всій поверхні індуктора, що робить спосіб досить матеріалоємним. Найбільш близьким до технічного рішення, яке заявляється, за результатом, що досягають, є спосіб нагрівання заготовок (прототип), який містить розміщення заготовок в індукторі зі спиранням кінців заготовок на паралельних напрямних, підведення потоку енергії до повздовжньої осі заготовки за допомогою індуктора із Т-подібним залізним сердечником, а також повздовжнє переміщення заготовок (Богданов В.Н. Применение сквозного индукционного нагрева в промышленности / В.Н. Богданов, С.Е. Рыскин; Под общ. ред. А.А. Фогеля. - М.: Машиностроение, 1965. - 96 с). Технічним обмеженням цього способу є прогрівання заготовок лише з одного боку, що збільшує час нагрівання та втрати енергії на досягнення кінцевої температури. Використання двостороннього нагрівання, як правило, збільшує витрати енергії та енергоємність способу. В основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб нагрівання заготовок, в якому за рахунок введення нових дій досягають суттєвого зниження енерговитрат при нагріванні заготовок до заданої температури, що підвищує енергоефективність способу нагрівання. Поставлена задача вирішується тим, що у способі нагрівання заготовок, який містить розміщення заготовки у нагрівальному пристрої із підведенням теплового потоку або потоку енергії перпендикулярно до поздовжньої осі заготовки, згідно з корисною моделлю, при підведенні теплового потоку або потоку енергії заготовку обертають навколо своєї поздовжньої осі. При цьому заготовку обертають навколо своєї поздовжньої осі шляхом її кочення послідовно у прямому та зворотному напрямку по поверхні нагрівального пристрою на відстань, що визначається з формули: L=nπD, де D - діаметр заготовки; L - відстань, на яку котять заготовку; n - кількість обертів заготовки навколо своєї осі. Істотність та ефективність обертання заготовки навколо своєї поздовжньої осі полягає у економії енергії, яка витрачається за час нагрівання заготовки до кінцевої температури, за рахунок використання меншої кількості (тільки одного ряду) нагрівальних елементів. Спосіб здійснюють наступним чином. Заготовку (переважно у вигляді циліндра) встановлюють у нагрівальному пристрої (індукторі або газополум'яній печі) з можливістю обертання навколо своєї поздовжньої осі. В індукторі це досягається торцевим кріпленням заготовки до рухомих притисків, в газополум'яній печі заготовка встановлюється на під печі, яка має штовхачі. Нагрівають заготовку, підводячи з одного боку до її бокової поверхні тепловий потік або потік іншої енергії за допомогою смугового, щілинного індуктора або газополум'яних пальників. Одночасно обертають заготовку навколо своєї поздовжньої осі послідовно у прямому та зворотному напрямку. Якщо заготовку встановлено на поду газополум'яної печі, то доречно нагрівати заготовку шляхом її кочення по поду печі. Відстань L, на яку котиться заготовка, обчислюють за формулою L=nπD, де D - діаметр заготовки, n - кількість обертів заготовки 1 UA 112941 U 5 10 15 20 25 30 35 навколо своєї осі. Лише у цьому випадку вся бокова поверхня заготовки буде нагріватися рівномірно, тобто з мінімальними витратами енергії. Після нагріву до кінцевої температури заготовки витягують з нагрівального пристрою та, наприклад, передають до преса для штампування. При обертанні заготовки навколо своєї поздовжньої осі послідовно у прямому та зворотному напрямку скорочується час нагріву, забезпечується рівномірність нагріву, зменшуються витрати енергії, тому що зменшується потрібна кількість пальників або потужність індуктора. Приклади конкретного виконання способу Приклад 1. Заготовку зі сталі 40Х довжиною 200 мм, діаметром 80 мм і периметром торця ~250 мм розмістили у газополум'яній печі методичного типу. Обидва кінця заготовки мали кінематичний зв'язок з приводом, що забезпечує реверсійне кочення заготовки по поду печі. Тепловий потік підводився з одного її боку від пальників до бокової поверхні заготовки перпендикулярно до її поздовжньої осі. В процесі нагрівання до 1250 °C заготовку переміщували назад-вперед коченням по поду печі на відстані 250 (один повний оберт) і 500 мм (два повних оберти заготовки навколо своєї поздовжньої осі). Температуру заготовки контролювали пірометром "Промінь". Для порівняння з можливостями способу-прототипу заготовку встановлювали таким чином, що тепловий потік від пальників подавався до повздовжньої осі заготовки, а остання не переміщувалася. В результаті незалежно від відстаней, на які переміщували заготовку в печі, термін нагрівання заготовок за способом, що пропонується, виявився на 8-12 % меншим, ніж за способом-прототипом. Приклад 2. Заготовку (матеріал - сталь 20, довжина - 500 мм, діаметр - 35 мм) розмістили у нагрівальному пристрої з однобічним індукційним нагрівачем, що індукує поперечне електромагнітне поле. При цьому обидва кінці заготовки закріпили у супорті, що має можливість обертання завдяки кінематичному зв'язку із приводом. Індуктор мав Т-подібний залізний сердечник для забезпечення локалізації нагріву в межах вузької зони довжиною 170 мм. Тобто здійснювалося диференційне нагрівання, при цьому електромагнітний потік підводився до бокової поверхні заготовки перпендикулярно до поздовжньої осі з одного її боку. Для нагрівання бічної поверхні необхідної по довжині ділянки заготовка оберталась навколо своєї поздовжньої осі до досягнення у центрі локальної зони (довжиною 170 мм) кінцевої температури нагрівання 1280 °C. Термін нагрівання заготовки виявився на 5-6 % меншим, ніж за способом-прототипом. Таким чином, обертання заготовки навколо своєї поздовжньої осі забезпечує рівномірне нагрівання всієї заготовки тепловим потоком, що подається на її бічну поверхню, отже скорочує час нагрівання. При застосуванні способу відбувається зниження енерговитрат та підвищується енергоефективність способу нагрівання заготовок до кінцевої температури. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 1. Спосіб нагрівання заготовки, що містить розміщення заготовки у нагрівальному пристрої із підведенням теплового потоку або потоку енергії перпендикулярно до поздовжньої осі заготовки, який відрізняється тим, що при підведенні теплового потоку або потоку енергії заготовку обертають навколо своєї поздовжньої осі. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що заготовку обертають навколо своєї поздовжньої осі шляхом її кочення послідовно у прямому та зворотному напрямку по поверхні нагрівального пристрою на відстань, що визначається з формули: L=nπD, де D - діаметр заготовки; L - відстань, на яку котять заготовку; n - кількість обертів заготовки навколо своєї осі. 50 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2