Способ нагрева штампов под термообработку

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении молотовых штампов, а именно при нагреве их перед закалкой. С целью сокращения длительности их нагрева и снижение энергоемкости осуществляют ступенчатый режим нагрева. Длительность этапов нагрева и выдержки определяется по формулам &Tgr;<SB POS="POST">п</SB>=36S<SP POS="POST">2</SP>(4)

&Tgr;<SB POS="POST">н</SB>=60S(T<SB POS="POST">пов</SB>/T<SB POS="POST">печ</SB>)/√T<SB POS="POST">печ</SB>-T<SB POS="POST">пов</SB> (4)

&Tgr;<SB POS="POST">в</SB>=3,6S<SP POS="POST">2</SP>√T<SB POS="POST">печ</SB>-T<SB POS="POST">пов</SB> (4)

где &Tgr;<SB POS="POST">п</SB>, &Tgr;<SB POS="POST">н</SB> - этапы нагрева

&Tgr;<SB POS="POST">в</SB> - выдержка

S - толщина штампа, м

T<SB POS="POST">пов</SB> -заданная конечная температура поверхности штампа, °С

T<SB POS="POST">печ</SB> - температура печи на втором этапе нагрева, °С. На первом этапе нагрева температура печи линейно изменяется от 550-600°С до 700-800°С. На втором этапе T<SB POS="POST">печ</SB> постоянна и превышает T<SB POS="POST">пов</SB> не менее чем на 30°С, а во время выдержки T<SB POS="POST">печ</SB> постоянна и превышает T<SB POS="POST">пов</SB> на 5°С. Подъем температуры штампов на первом этапе нагрева сохраняет качество штампов при закалке, а рекомендуемая длительность этапов нагрева и выдержки позволяет повысить производительность и сократить удельный расход энергии при нагреве под термообработку. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПжлИН

<19 ЯМ<1 (5,,) В 21 л 1106, 11

ГОСУДАРСТЯЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОЬРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЛМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4474646/31-27 (22) 16.08.88 (46) 07.06,90. Бюл. N 21 (71) Донецкий политехнический институт (72) В.T. Карбышев, О.Г. Волкова и Ю.Л. Курбатов (53) 621 733(088.8) (56) Башнин !О,А. и др. Технология термической обработки. - М.: Металлургия, .1986, с, 355-357. (54) СПОСОБ НАГРЕВА ШТАМПА ПОД ТЕРИООБРАБОТКУ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении молотовых штампов, а именно при нагреве их перед закалкой, С целью сокращения длительности их нагрева и снижения энергоемкости осуществляют ступенчатый режим нагрева. Длительность этапов нагрева и выдержки определяется по формулам

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть испо льзовано при изготовлении молотовых штампов, а именно при нагреве их перед закалкой. Цель изобретения - повышение производительности за счет сокращения времени нагрева и снижение энергоемкости процесса нагрева штампов при сохранении их качества, Способ осуществляется следующим образбм.

Штампы, предназначенные под термообработку, загружают в печь с тем2

Зп= 368 (ч); он = 60S(t „,з/спв„)/

a t пен tпоь (ч) i где п, н эта пы нагрева; cg — выдержка; S — толщина штампа, м; „в- заданная конечная о температура поверхности штампа, С;

t ne — температура печи на втором о этапе нагрева, С. На первом этапе нагрева температура печи линейно изменяется от 550-600 С до 700-800 С.

На втором этапе с„е„ постоянна и превышает с и не менее чем на 30 С, а во время выдержки 1 „ „ постоянна и превышает t „ z на 5 С. Подьем температуры штампов на первом этапе нагрева сохраняет качество штампов при закалке, а рекомендуемая длительность этапов нагрева и выдержки позволяет повысить производительность и сократить удельный расход энергии при нагреве под термообработку. 1 табл.

4Р пературой 550-600 С, нагревают до тем- ар пературы выше точки Ас и выдерживают, ир

Нагрев штампов до температуры выше

Ас, ведут в два этапа, причем первый осуществляют в течение времени, равного Г„= 36S, ч, .с линейным изменением температуры печи до 700-800 С, второй осушествляют в течение в емени c „

60S(t„ов пе„) (t пвч t „pý)°, ч поддерживая постоянной температуру печи„ превышающей заданную конечную температуру нагрева штампа не менее, чем на 30 С. Выдержку штампов осущео, ствляют в течение времени, равноГо

1569069

// » <,66< t «< t „,е, ч, прм температуре печи, превышающей конечную заданную температуру нагрева штампа на

5 С, где е реч - температура печи на втором этапе нагрева, С; t „ 8 - за-. данная конечная температура нагрева о штампа, С; S — - толщина штампа, м.

Длительность первого этапа нагрева л (c„= 36S, ч) и линейное изменение 10 температуры печи от 550-.600 до 700800 С обусловлены необходимостью уменьшения термических напряжений, возникающих в штампах при нагреве, что ведет к получению высокого каче- >5 ства штампов.

Нагрев штампов при температуре печи ниже 550 С или выше 800 С за указанное время приводит к деформации штампов при закалке из-за наличия бо- 20 льших термических напряжений, За более короткое время (менее

368 ) первого этапа нагрева штампы не успевают нагреться до необходимой температуры, перепад температур по сечению велик, остаются большими термические напряжения, ухудшается качество штампов при закалке.

При увеличении длительности (более 36S ) первого этапа нагрева возра-3g стает общее время нагрева, вследствие чего растут затраты топлива, снижа - ется производительность печи.

В течение второго этапа нагрева, время которого определяется по форму- З5 ле <в = бОЯ(с„ /t ч)/(t«<- с«в/, ч, для обеспечения интенсивного нагрева штампов поддерживают постоянную температуру в печи, превышающую конечную температуру нагрева штампа 40 не менее, чем на 30 С. При таком режио ме сокращается длительность нагрева штампов.

Невыполнение условия постоянства температуры печи приводит к перерасходу топлива, а поддержание температуры печи выше заданной конечной температуры штампа менее, чем на 30 С, к увеличению продолжительности интенсивного нагрева, перерасходу топлива и снижению производительности печи.

Сокращение длительности второго этапа нагрева (6 H менее 60S(t „08/

I, )/(Е„,„- „,/ недогрев штампов до необходимой тем55 пературы закалки, приводящий к браку штампов при закалке.

С увеличением времени второго этапа нагрева (/.н более 60S(t no8/tneq)/

/()С < „- t „, 3, ч), возрастает т/Лепвнь и расход топлива, общая продолжительность процесса нагрева, снижается производительность печи.

По окончании второго этапа нагрева температура поверхности штампов достигает температуры закалки, но остается перепад температур. Для выравнивания температуры по сечению штампа осуществляют выдержку, длительность которой определяется по формуле 6 8 = 3,6S2л

x t qeq- „ в, ч, при температуре печи, превышающей заданную конечную температуру нагрева штампа на 5 С.

С уменьшением длительности выдержки (/.,вменее 3,6S t «„- t« ) остается неравномерность температуры по сечению штампа, что ухудшает качество. штампа при закалке. Увеличение длительности выдержки (8 более 3,6S ê

t „08) приводит к перерасходу топлива, снижению производительности печи и увеличению общего времени процесса нагрева.

Задание температуры печи, превышающей конечную заданную температуру поверхности штампа более, чем на 5 С, приводит к нежелательному подъему конечной температуры поверхности штампа, т.е. к перегреву, которое сопровождается ухудшением качества штампов при закалке, поддержание температуры печи, превышающей конечную температуру нагрева штампа менее, чем на 5 Ñ, влечет за собой увеличение продолжительности выдержки, а также расхода топлива и общего времени нагрева.

Пример . Нагрев вели в пламенной печи, Штампы нагревали от 20 до 860 С. Температура печи в момент загрузки 600 С. Толщина штампов 0,3 м.

Штампы укладывали на подину в один слой.

3а время 6,„= 36S 30S и 40S температуру печи поднимали от 600 до

650-850 С (первый этап нагрева). По истечении указанного времени как можно быстрее (примерно за 0,5 ч и менее1 температуру печи поднимали в одном случае до 890 С, что превышало конечо ную температуру нагрева штампа на

30 С, а в другом случае - до 910 С (т.е. t „ + 50 С). Указанные температуры печи (890 и 910 C) поддерживали постоянными в течение времени on. /n

1 ределяемого по формуле = 60S(t „ q/

/ юец) /(2 пе t оо8) (второй этап нагрева). Кроме того, проводили на5

15690 грев с поддержанием указанных температур печи постоянными в течение време! ни, больше или меньше предлагаемого.

Выдержку осуществляли в течение времени Сg= 3 6S tÄ q t, e,, g = 3,0S к еккч тпкв чв = 4 ррк тквч(и), при температуре печи, превышающей конечную заданную темперао туру нагрева штампов на 5 С, менее чем на 5 С и более, чем на 5 С, что соответствовало значениям 865, 860 и 870 С.

Длительность нагрева контролировали, начиная с момента загрузки штампов в печь и кончая выдачей нагретых штампов из печи, с помощью часового механизма. По окончании процесса нагрева штампы извлекали из печи и охлаждали в масле. 20

Был проведен также нагрев от 20 по 860 0 штампов толщиной 0,3 м по известному способу. Начальная темпе-. ратура печи (в момент загрузки штампов) 600 С. Время нагрева определялось25 по формуле o> = S/0,025, (ч), а длительность выдержки Сg = 0,2 с ч

Нагрев и выдержка осуществлялись при температуре печи 860 . Штампы укладывались на подину в один слой. 30

Технологические параметры и. Результаты испытаний предлагаемого и известного способов представлены в таблице.

Как показывают исследования, в примерах 2-4 соответствующих предлагаев

35 мым параметрам способа, получены высокие результаты (сокращение длительности нагрева на 404 по сравнению с известным).

При выходе за предлагаемые параметры способа, как в сторону уменьшения (пример 1), так и в сторону увеличения (пример 5), наблюдается недогрев штампов до заданной конечной температуры в первом случае и увели- 45 чение общего времени процесса нагре :ва (с учетом выдержки) во втором случае.

При выходе за предлагаемые пределы хотя бы одного из параметРов пред- 50 лагаемого способа (примеры 6-17) поставленной цели достичь не удается.

Так, при сокращении длительности этапов нагрева (примеры 6 и 1О) и выдержки (пример 14) конечная температура штампа не достигает заданного значения, в связи с чем ухудшается его качество при закалке. Увеличение продолжительности нагрева (примеры 7 и

69

11) и выдержки (пример 15) сопровож дается увеличением общего времени процесса нагрева (включая выдержку) с уменьшением производительности печи.

Поддержание температуры печи, выходящей за предлагаемые пределы, приводит к недогреву штампов до заданной конечной температуры при температуре печи ниже указанной (примеры

8 и 16) с одновременным ухудшением качества штампов, либо - к увеличению общего времени процесса нагрева (пример 12) с уменьшением производительности печи, ухудшению качества штампа (примеры 9 и 17).

При нагреве по известному способу (пример 18) для достижения той же заданной конечной температуры (860 С) понадобилось времени в 2 раза больше, чем при нагреве по предлагаемому способу, и в 1,3 раза больше при выдержке, Использование способа нагрева штампов перед закалкой обеспечивает по сравнению с известным способом подьем температуры штампов на первом этапе нагрева, зависящий от толщины штампов, уменьшает термические напряжения в штампе, сохраняя их качество при закалке. Рекомендуется длительность этапов нагрева и выдержки позволяет сократить общее время процесса нагрева штампов, повысить производительность печного оборудования, сократить удельный расход топлива, упорядочить нагрев.

Формула изобретения

Способ нагрева штампов под термообработку, включающий загрузку штампов в печь с температурой 550-600 С, нагрев штампов до температуры выше точки Ас> и выдержку, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повыщения производительности за счет сокращения времени нагрева и снижения энергоемкости процесса нагрева штампов при сохранении их качества, нагрев штампов до температуры выше Ас ведут в два этапа, причем первый этап осуществляют в течение времени, равного = 36S ч, с увеличением температуры печи до 700-800 С с постоянной скоростью, после чего увеличивают температуру печи до величины, превышающей конечную температуру нао грева штампа не менее чем на 30 С, 1569069 и сохраняют ее постоянной во время нагрева штампа определяемое по зависимости

1 держивают штамп при этой температуре в течение времени, равного

A 2

"В = 3y6S "печ "пов

"й = 60S(t, яов/t new> / Ч "печ апов где t ч - температура печи во втором этапе. нагрева,оС; я в — заданная конечная темпераТура iuTa na, С;

S — толщина штампа, м. после чего уменьшают температуру печи до величины, превышающей конечную темо. пературу нагрева штампа на 5 С, и вы- 10

Время нагрева на ТеиперапрНмер

Температура печи на

Время нагрева на первом этапе ч

Температура печи, С

Время выдержки, ч, Â=S2 ° tn a .ов

Длительность нагрева, ч втором этапе ч

S(tïîâ/< меч)

А= печ поь тура печи на вы- общее держ- время, ка, ч ч нагпервом этапе, С втором этапе, ОС рев, ч

Составитель С. алалай Редактор Л. Зайцева

Корректор(). Ципле

Техред Л.Сердюкоав

Заказ 1412 Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

2

4

6

8

l1

12

13

14

16 17

3082

36S

Зб S

36У

40S

30S

40S

36У

36У

36Р

36S

36У

36S

368

368

36S

36S>

S/0,0

55А

60А

60А

60А

65А

60А

6ОА

6ОА

6ОА

55A

65А

60А

60А

60А

60А

60А 60А

89о

89о

89о

87о

89о

89о

860

3,0 .В

3,6 В

3,6 В

3,6 В

4,0 В

3,6 В

3,6 В

3,6 В

3,6 В

3,6 В

3,6 8., 3,6 В

3,6

3,0 В

4,0 8

3,6 В

3,6 В

0,2/0,0025

87о

870

7,86 0,85 8,71

6,41 1,77 8,18

6,41 0,77 8,18

6,41 1,77 8 „18

6,20 2,55 8,75

5,87 1,77 7,64, 6,77 1,77 8,54

6,41 1,77 8,18

6,41 1,77 8,18

6, 15 1,77 7,92

6,68 1,77 8,45

8,87 1,02 9,89

6,35 2,29 8,64

6,41 1,48 7,89

6,41 1,97 8,38

6,41 1,77 8,18

6„41 1,77 8,18

12,00 2,40 14,40