ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теплоизолирующая способность покрытий из "Защитные покрытия металлов при нагреве " Экспериментальные исследования и расчеты показывают, что различия в скорости нагрева деталей и заготовок с покрытием незначительны при пламенном и электрическом нагревах. При индукционном нагреве заготовка с покрытием нагревается несколько быстрее, чем заготовка без покрытия. [c.100] Большой практический интерес представляют исследования индукционного нагрева заготовок и деталей с защитными покрытиями. [c.102] При индукционном нагреве заготовки нагреваются до 1100—1200° С за десятки секунд, причем формирование защитного слоя покрытия начинается не с наружных, как при всех других способах нагрева, а с внутренних слоев, прилегающих к металлу. Так как при индукционном нагреве температура внутренних слоев заготовки выше, чем температуры ее поверхности и окружающей атмосферы, имеет место теплообмен между поверхностью заготовки и окружающей атмосферой. Экспериментальное исследование скоростей индукционного нагрева стальных заготовок диаметром 40 мм с эмалевым покрытием ЭВТ-10 и без покрытия показало, что поверхность заготовок с покрытием достигает температуры 1200° С быстрее, чем без покрытия. Различия в скоростях нагрева объясняются, вероятно, влиянием покрытия на теплообмен поверхности заготовок с окружающей атмосферой. [c.102] Эти эксперименты в известной мере подтверждаются теплотехническими расчетами, из которых следует вероятность уменьшения интенсивности теплообмена поверхности заготовок с защитным покрытием и окружающей атмосферой при индукционном нагреве. [c.102] Расчетная модель процесса нагрева заготовок с покрытием следующая. Процесс индукционного нагрева металлов описывается системой нелинейных дифференциальных уравнений Максвелла и Фурье для электромагнитного и температурного полей. При расчете температурных полей в зоне нагрева линейная аппроксимация этих уравнений в широком интервале температур может привести к расхождениям расчетных и действительных результатов. В таких случаях кривую нагрева (рис. 15) делят на этапы холодный I, промежуточный II и горячий III. [c.102] Начальное условие (6) учитывает наличие температурного поля по сечению заготовки и покрытия. [c.103] Первый индекс означает принадлежность соответствующей величины этапу второй индекс означает принадлежность к соответствующему телу, участвующему в теплообмене (1 — заготовка, 2 — покрытие, 3 — первый слой футеровки, 4 — второй слой футеровки, 5 — наружная поверхность индуктора). [c.104] Граничное условие (4) взято при условии отсутствия тепловых потерь во внешнюю среду. Тепловые потери с поверхности заготовки на первых двух этапах нагрева малы и практически не влияют на распределение температуры по радиусу заготовки. [c.104] Время нагрева на П-м этапе, характеризующемся потерей магнитных свойств в некотором поверхностном слое металла, рассчитывают также с использованием систем уравнений (4)—(8). При этом берут новые значения теплофизических величин, соответствующие среднему значению температуры сечения заготовки на втором этапе (650° С). [c.105] Для проведения расчета необходимо знать величину удельной мощности, которую нельзя подсчитать без определения удельных тепловых потерь на II 1-м этапе. Это, в свою очередь, связано с определением температуры внутренней поверхности футеровки. [c.106] Из решения системы уравнений (21) определяем температуру наружной поверхности покрытия и внутренней поверхности футеровки индуктора Тф, задаваясь при этом конечной температурой поверхности заготовки Тзд и температурой охлаждающей воды Т (данные параметры известны по технологическому режиму). [c.107] Расчет о.з производят по формулам (15), (16), (19). [c.108] Результаты расчетов, произведенных на вычислительной машине типа БЭСМ-ЗМ приведены в табл. 11. [c.110] Различия между эффективным коэффициентом теплоотдачи Рэфф и коэффициентом теплоотдачи незначительны и могут проявляться лишь при малых значениях критерия Био [43]. Соответственно проявляется влияние покрытий на продолжительность нагрева заготовок. [c.111] При получении деталей методами горячего деформирования время, требующееся на перенос заготовок от печи к инструменту, а также для установки на инструмент, может достигать десятков секунд. В результате заготовки охлаждаются, причем неравномерно. Покрытия обеспечивают снижение скорости охлаждения заготовок. [c.111] Расчеты подтверждают теплоизоляционный эффект и показывают, что покрытия могут понижать температуру нагрева поверхности инструмента на 30—40%. [c.112] По данным работы [311, коэффициент теплопередачи стеклопокрытия в 3 раза меньше, чем окалины, что обеспечивает защиту инструмента от интенсивного разогрева в процессе деформирования заготовок. Однако в процессе течения вязкого слоя покрытия выделяется теплота. Масса покрытия невелика по сравнению с массой заготовки и деформирующего инструмента, поэтому считают, что количество выделяемой теплоты мало и не оказывает заметного влияния [31 ]. [c.112] Вернуться к основной статье