1.火焰加热
火焰加热是利用燃料,如煤、焦炭、重油、煤气、天然气等,在加热炉内燃烧所产生的 热量,使坯料加热到所要求的温度。
火焰加热时,加热温度低于700°C时,加热主要通过高温气体的对流传热,使毛坯加 热。温度高于700°C以后,毛坯加热通过辐射传热为主。
火焰加热的优点:燃料来源方便,炉子维修及其加热费用低,加热适应性强.加热坯料 的尺寸范围较大等。燃料加热方法已广泛应用于各种坯料的加热。
火焰加热的缺点:劳动条件差,加热速度慢,热效率低,温度与加热质量较难控 制等。
2.电加热
电加热是利用电能转换为热能来加热坯料,按其传热方式分为电阻加热和感应加热。电 加热的优点:升温快,炉温容易控制,氧化、脱碳和污染较少,劳动条件好,便于实现自动 化和机械化。不足之处是设备投资较大、炉子结构复杂。
1)电阻加热电阻加热根据电阻发热元件不同分为电阻炉加热、接触电加热、盐浴炉 加热等。
电阻炉加热是利用电流通过炉内的电热体产生的热量,加热炉内金属坯料,其原理图如 图3-1所示。这种加热方法的加热温度受电热体的使用温度的限制,常用的电热体有金属电 热体(镍铬丝、铁铬铝丝等)和非金属电热体(碳化硅棒、二硅化钼棒等),和其他电加热 法相比,电阻炉的热效率和加热速度较低,但对坯料加热的适应性较广,有利于实现机械 化、自动化加热。可实现保护气体进行少无氧化加热。
被加热的坯料直接接入电路,当电流通过坯料时, 因坯料自身的电阻产生电阻热使坯料得到加热。坯料电阻值很小,要产生大量的电阻热,必须通人很大的电流。因此在接触电加热中采用低电压大电流,变压器的副端空载电压一般为 2?15V。接触电加热除了具有电加热的共同优点外,由于它是直接在被加热的坯料上将电能转化 为热能,具有设备构造简单、热效率高、操作简单、耗电少、成本低等优点,特别适于细长 棒料和棒料局部加热,加热细长棒料的效果比感应加热要好。但是它要求被加热的坯料表面 光洁、下料规则、端面平整,但加热温度的测量和控制比较困难。盐浴炉加热是电流通过炉内电极产生的热量把导电介质熔融,通过高温介质的对流与传 导将埋人盐介质中的金属坯料加热,内热式电极盐浴炉原理如图3-3所示。这种方法加热速 度快,加热温度均匀,可以实现金属坯料的整体或局部的无氧化加热,减少和防止氧化和脱 碳现象。盐浴表面热辐射损失大,辅助材料消耗大,劳动条件差。
2)感应电加热感应电加热近年来应用越来越广泛,特别是大量用于精密成形的加热。这是因为感应电加热具有加热速度快、加热质量好、温度易于控制、金属烧损少、操作 简单、工作稳定、便于实现机械化、自动化。感应电加热劳动条件好,对环境没有污染。其 缺点是:设备投资费用高、每种规格感应器加热的坯料尺寸范围窄,耗能大于接触电阻加 热,小于电阻炉加热。感应加热的原理如图3-4所示,在感应器通人交变电流产生的交变磁 场作用下,置于交变磁场中的金属坯料内部便产生交变电势并形成交变涡流。由于金属毛坯 电阻引起的涡流发热和磁滞损失发热,使坯料得到加热。由于感应加热时的趋肤效应,金属坯料表层的电流密度大,中心电流密度小。趋肤效应使感应加热时热量主要产生于坯料表层,并向坯料心部热传导。对于大直径坯 料,为了提高加热速度,应选用较低电流频率,以增大电流透人深度。而对于小直径坯料, 由于截面尺寸较小,可采用较高电流频率,这样能够提高加热效率。感应加热按所用电流频率不同,分为工频加热(/=50Hz),中频加热(/=500? 10000Hz)和高频加热(/=105?10sHz)。
锻造加热多采用中频加热。感应加热优点:加热速度快,加热质量好,不用保护气氛也可实现少氧化加热(烧损率 一般<0. 5%),感应加热规范稳定,劳动条件好对环境无污染,便于机械化、自动化操作,宜装在生产线上,实现在线加热。其缺点是:设备投资大,耗电量大,一种规格感应器 所能加热的坯料尺寸范围窄。
加热方法的选择要根据具体的锻造要求及投资效益、能源情况、环境保护等多种因素来 确定。燃料加热目前应用比较广泛,大型锻件往往以燃料加热为主,对于中小型锻件可以选择燃料加热,电加热主要用于加热质量要求高的铝、镁、钛、铜和一些高温合金的锻造加热。