為便于實現(xiàn)機械化和自動化,提高生產(chǎn)效率,中頻感應(yīng)加熱金屬在國內(nèi)很多企業(yè)也逐漸得到廣泛運用,因此鍛造前金屬的加熱質(zhì)量就顯得尤其關(guān)鍵,這里我們就中頻加熱爐加熱汽車半軸坯料的質(zhì)量控制進行了分析,并提出了幾個相關(guān)的控制措施。
一、中頻感應(yīng)加熱的基本原理
感應(yīng)加熱的基本原理是當施感導(dǎo)體(感應(yīng)器)中通入交變的電流以后,在它的周圍產(chǎn)生一個交變的磁場,把金屬毛坯置于交變的磁場內(nèi),在其內(nèi)部便產(chǎn)生一個交變電勢,在電動勢作用下就于金屬內(nèi)部產(chǎn)生交變渦流。由于金屬毛坯電阻上的渦流發(fā)熱和磁性轉(zhuǎn)變點以下的磁滯損失發(fā)熱,便把金屬毛坯加熱到所需要的溫度。由趨負效應(yīng)可知電流僅在被加熱的金屬的表面層流過,表面層中的金屬主要靠電流流過而加熱的,內(nèi)層(中心金屬)則是靠外層熱量向內(nèi)層傳導(dǎo)而加熱的。一般來說當毛坯表面加熱到鍛造溫度時,表面和中心溫度差不得超過100℃。對于大直徑的毛坯,為了縮短內(nèi)層金屬的加熱時間,提高加熱速度,希望選用較低的電流頻率,以增大電流透入深度。否則選用的頻率太高,電流透入深度將減少,不但延長了熱量由外層向內(nèi)層的傳遞時間,增加了熱量損失,熱效率低,甚至會造成表面過熱。對于小直徑毛坯感應(yīng)加熱時,由于截面尺寸小,可以采用較高頻率,以提高電效率。
二、半軸坯料加熱質(zhì)量控制
1、半軸推料排料設(shè)計
感應(yīng)加熱爐本體包括感應(yīng)器和電容器組兩部分,結(jié)構(gòu)上是將負載感應(yīng)器安裝在電容器柜的上面,本爐采用氣缸推料,步進式加熱方法。
由于感應(yīng)器的設(shè)計時在加熱爐本體兩端都空有少許長度沒有布置感應(yīng)線圈(大約25),這就要求加熱時盡可能使金屬坯料落入布置了線圈的爐體范圍內(nèi),這樣才能保證坯料加熱升溫的一致性,從而保證加熱質(zhì)量。因此加熱時的必須根據(jù)不同坯料來調(diào)整氣缸行程或者更換推料桿。要做到調(diào)整心中有數(shù)就必須對加熱爐的布置有很清楚的認識。下面就上述坯料入爐加熱,保證加熱質(zhì)量的推料排料進行具體分析:
1)、Φ65×510及Φ70×340坯料推料排料圖:從上圖中可以看出Φ65×510及Φ70×340坯料可使用同一推桿,且氣缸行程可統(tǒng)一調(diào)整為700,這樣在爐膛內(nèi)Φ65×510可放置4根坯料,而在爐膛內(nèi)Φ70×340可放置6根坯料, 爐膛兩頭都空有一定的距離,左為175,右為35,從而能保證加熱質(zhì)量。
2)、Φ65×445及Φ65×460坯料推料排料圖:從上圖中可以看出Φ65×445及Φ65×460坯料也可使用同一推桿,且氣缸行程可統(tǒng)一調(diào)整為700,這樣在爐膛內(nèi)Φ65×445及Φ65×460均可放置4根坯料, 爐膛兩頭都空有一定的距離,從而能保證加熱質(zhì)量。這里將氣缸的推料桿加長至460,虛線160為加長的部分。顯然如果按Φ65×510及Φ70×340坯料推料排料,就存在坯料加熱不均勻的現(xiàn)象:對于Φ65×445,坯料在爐膛內(nèi)可放置5根,其中每一根出爐前都有10空在爐外,而對于Φ65×460,坯料在爐膛內(nèi)可放置5根,其中每一根出爐前都有75空在爐外,這樣感應(yīng)加熱就存在質(zhì)量隱患,坯料前后溫差太大,或者重復(fù)加熱嚴重,從而引起加熱坯料產(chǎn)生過燒和過熱的加熱缺陷。這點應(yīng)引起重視。
2、半軸坯料加熱溫度的控制
坯料加熱溫度的控制非常關(guān)鍵。溫度過高會造成坯料過燒,影響鍛件質(zhì)量,過低會使鍛壓設(shè)備加重負荷,降低鍛造設(shè)備使用壽命。當然有經(jīng)驗的員工可以根據(jù)金屬加熱到一定溫度時發(fā)出不同顏色的光線來判定。但由于車間光線的變化及經(jīng)驗的不同,存在較大的誤差,一般有經(jīng)驗的鍛工目測溫差在±(20-50℃)。為了更精確的測量出坯料加熱溫度,在大多數(shù)中頻感應(yīng)爐上都安裝有紅外線測溫儀。當溫度超差而偏離金屬坯料的鍛造溫度時,通過調(diào)整功率來控制溫度。紅外線測溫儀是一種輻射測溫的非測溫技術(shù),它是利用物體的熱輻射測量物體的溫度。在實際應(yīng)用中,不但要注意不同的材料有不同的發(fā)射率,而且同一種材料其發(fā)射率與測溫用的波長,觀察方向,表面狀態(tài)及材料本身溫度有關(guān)。紅外線測溫儀測溫方向一般安裝
在偏離金屬法線方向40度以內(nèi)。因為在這個范圍內(nèi)金屬定向發(fā)射率基本不變,近似等于法線方向的發(fā)射率。 坯料溫度要精確控制,有些企業(yè)也引進了“溫度保證系統(tǒng)”(采用溫度閉環(huán)),當溫度偏離設(shè)定溫度時,系統(tǒng)將自動對功率參數(shù)進行調(diào)整,從而保證溫度受控,坯料的加熱質(zhì)量也得到控制。
三、操作上的幾種注意事項
1) 開爐前首先必須檢查推、出料裝置,循環(huán)水、氣壓是否正常,限位開關(guān),自動、手動開關(guān)位置是否在要求位置,檢查工作臺上坯料是否符合鍛件要求。冷卻水是感應(yīng)爐的生命線,對冷卻水必須經(jīng)常關(guān)注,出口水溫不得超過60℃。
2)啟動加熱爐后,調(diào)整加熱參數(shù),待加熱參數(shù)穩(wěn)定后才能進行正常的加熱生產(chǎn)。
3)上班時冷爐情況下首次燒料,不應(yīng)立即使用額定功率,應(yīng)使用正常功率的60%-75%進行低溫加熱,可避免爐襯裂縫發(fā)生,待爐襯溫度均勻達到90℃左右時,方可提升功率到正常工藝功率,開始正式鍛造作業(yè)。
4)裝料過程中要正確擺放坯料,凡毛刺大或變形大的坯料要進行處理后才能裝爐,并且要講究裝料方法,將“馬蹄”向上放置,以免卡死頂壞爐襯。
5)爐前及工作臺上不應(yīng)同時存在兩種零件的坯料,爐前工必須把下班前加熱過的剩余坯料整理裝入料箱,注明坯料規(guī)格及狀態(tài),感應(yīng)爐內(nèi)的紅料應(yīng)鍛完。中頻加熱爐是電加熱爐的一種,有很多優(yōu)點:升溫快,氧化和脫碳少,勞動條件好,便于實現(xiàn)機械化和自動化。但其對毛坯尺寸形狀變化的適應(yīng)性不夠強。當坯料的尺寸形狀在規(guī)定要求內(nèi)變化時,如縮短了長度或增加了新的坯料尺寸等,那就不能單純的隨便排料推料,必須按感應(yīng)器的設(shè)計要求進行相關(guān)的排料推料計算,這樣才能保證坯料的加熱質(zhì)量,否則將產(chǎn)生加熱缺陷。