鍛造常用加熱設備可根據熱源不同分為火焰加熱和電加熱
火焰加熱,是利用燃料(煤、焦炭、重油、柴油、煤氣、天然氣等)燃燒產生熱能,以對流和輻射的方式對金屬直接加熱的方法。
優點:設備簡單、使用方便、成本低,不受工件體積大小限制。
缺點:加熱速度慢,爐內氣氛、爐溫及加熱質量較難控制,表面容易過熱,勞動條件差,采用的混合氣體有爆炸危險。
電加熱,利用電能轉換成熱能來加熱金屬的方法。
優點:加熱速度快,控溫精度高,加熱質量好,加熱溫度高,勞動條件好,易于實現自動化,作業占地少,節能環保。
缺點:設備結構復雜,成本較高,對工件大小體積有限制,適應性不夠強。
本文主要介紹電加熱設備。電加熱設備主要有電阻爐、鹽浴爐、工頻感應加熱爐、中頻感應加熱爐和高頻感應加熱爐等。
電阻爐
原理:電流通過電阻材料轉化為熱能,對工件進行加熱。單位電能消耗為0.5~1.0KW·h/kg。
優點:結構簡單,控溫精確,能實現自動控制爐溫,勞動條件好,爐體壽命長。和火焰加熱爐相比,熱效率可達50~80℅。
缺點:耗電量大、工件加熱速度較慢;電阻爐頻繁打開取料,會嚴重影響爐絲的使用壽命。
應用:多用于鍛前加熱及熱處理。適用于要求較嚴的某些有色金屬及合金鋼的中小件產品生產,如鈦及鈦合金的鍛前加熱多采用電阻爐;或少量多批次的自由鍛,模鍛的生產。
其他:
適合工件的局部加熱和淬火,多用于直徑小于80mm的棒料加熱,適合進行大批量模鍛、電鍍、卷簧、電熱彎曲及軋制生產。
鹽浴爐
原理:用熔融鹽液作為加熱介質,將工件浸入鹽液內,通過金屬電極在鹽液中加熱。單位電能消耗為0.3~0.8KW·h/kg。
優點:結構簡單,加熱速度快,溫度均勻;工件出爐時表面附有一層鹽膜,能防止工件表面氧化和脫碳。
缺點:鹽浴爐加熱介質的蒸氣對人體有害,使用時必須通風。
應用:可用于碳鋼、合金鋼、工具鋼、模具鋼和鋁合金等的淬火、退火、回火、氰化、時效等熱處理;或少量多批次的自由鍛和模鍛加熱;或精密鍛件的無氧化加熱。
工頻感應加熱爐
原理:以工業頻率的電流(50或60赫茲)作為輸出電源對工件進行加熱,在加熱時不變頻,加熱層深度為10~15毫米。單位電能消耗為0.35~0.55KW·h/kg。近年來多作為一種用途比較廣泛的冶煉設備得到迅速發展。
優點:結構簡單,耗電較少,熱效率高,加熱可控性性能強,可以逐步加熱零件,工件材質不受損傷,易于實現機械化和自動化。
缺點:不可自動進行調節,對電磁力有著嚴苛的要求。
應用:可以加熱普通鋼、鑄鐵、不銹鋼、銅鋁等直徑大于150mm的棒料;多用于大批量的模鍛、熱擠壓和軋制生產等;也可用于大型工件的表面淬火。
中頻感應加熱爐
原理:采用電磁感應原理,將工頻50赫茲的交流電轉變為中頻(300~2000赫茲),對工件進行加熱。單位電能消耗為0.4~0.55KW·h/kg。
特點:
應用:多用于直徑為20-160mm的棒料加熱,進行大批量模鍛、熱擠壓和軋制生產,也可用于焊接和熱處理等。
高頻感應加熱爐
原理:采用電源頻率10000~1M赫茲,作為輸出電源對工件進行加熱。單位電能消耗為0.6~0.7KW·h/kg。
特點:結構復雜,加熱速度快,可控性好,自動化程度高。
特點:加熱直徑小于80mm的棒料,可用于大批量的模鍛、熱擠壓和軋制生產。也可用于齒輪、鏈輪、軸類、導軌及五金工具的淬火,及各種硬質合金刀頭、鋸片、截齒、釬頭、鉆桿、煤鉆頭、風鉆頭等工件的焊接。
補充:
感應加熱設備應用的電力電子器件有電子管、快速晶閘管和IGBT等三種。
?電子管:頻率高,功率大,電壓高,穩定性差,輻射強,效率低。
?快速晶閘管:耐壓高,電流大,抗過流和過壓能力較強,但只能工作在10000Hz以下。
?IGBT:具有電壓型控制,輸入阻抗大、驅動功率小,控制電路簡單,開關損耗小,通斷速度快,工作頻率較高,元件容量大。
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