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加热时间计算方法及其影响因素

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:通常,加热时间指工件入炉到出炉所经过的时间。加热时间与设备的功率、加热介质、装炉量、装炉方式、装炉温度及工件的有效厚度、化学成分等因素有关。不同形状工件在空气炉和盐浴炉中加热时的K、W值和加热时间,如表3-8所示。表3-8 钢件加热时间计算表上述计算方法适用于单个工件或少量工件在炉内间隔排放加热。堆放加热时,超过一定的堆放量,此法计算会产生较大出入。

加热时间计算方法及其影响因素

在生产中,一般将空炉升温到预定的工艺温度,工件入炉后炉温有所下降,待炉温回升到工艺温度后保温一段时间,然后出炉。通常,加热时间指工件入炉到出炉所经过的时间。在工艺温度保持的时间,称为保温时间。保温时间包括工件表面加热到工艺温度所需的时间、透热时间和完成组织转变所需的时间。

加热时间与设备的功率、加热介质、装炉量、装炉方式、装炉温度及工件的有效厚度、化学成分等因素有关。

加热时间可按下列经验公式计算:

τ=αKD (3-1)

式中 τ——加热时间(min);

α——加热时间系数(min/mm),参照表3-4~表3-6选取;

D——工件有效厚度(mm),参考图3-1;

K——工件装炉方式修正系数,根据表3-7选取,通常取1.0~1.5。

表3-4 碳钢和合金钢在各种介质中的加热时间系数

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表3-5 工模具钢在不同介质中的加热时间和加热时间系数

(续)

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表3-6 高速钢在盐浴炉中的加热时间系数

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表3-7 装炉方式修正系数

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图3-1 工件有效厚度的计算方法

生产实践表明,传统的加热时间计算方法比较保守,可根据具体情况适当缩短。

以下为从节能角度考虑的加热时间计算法

依据毕氏准数,将工件按截面大小分为厚件和薄件。薄件的厚度最大可达280mm。对钢而言,绝大部分钢材和工件为薄件,都可以认为表面到温后,表面和心部的温度基本一致,也就是说无需考虑均温时间。因此,总加热时间为

τ(加)=τ(升)+τ(保)

根据斯太尔基理论公式,工件升温时间τ(升)=K′W。故

τ(加)=K′W+τ(保)

式中 K′——加热系数,与工件的形状、表面状态、尺寸、加热介质、加热炉次等因素有关;

W——工件几何指数;W=V/AV为工件体积,A为工件表面积。

τ(升)比较,τ(保)是一个较短的时间,它取决于钢的成分、组织状态和物理性质。对于碳素钢和一部分合金结构钢,τ(保)可以是零;对合金工具钢、高速钢、高铬模具钢和其他高合金钢,可根据碳化物溶解程度和固溶体的均匀化要求来具体考虑。为了简化计算,可适当增大K′值,使τ(加)的计算式简化为

τ(加)=KW (3-2)

式中 K——修正后的加热系数。

不同形状工件在空气炉和盐浴炉中加热时的KW值和加热时间,如表3-8所示。

表3-8 钢件加热时间计算表

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上述计算方法适用于单个工件或少量工件在炉内间隔(工件间距离>D/2)排放加热。堆放加热时,超过一定的堆放量,此法计算会产生较大出入。

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