Objectif et méthode de forge à chaud
Le but du chauffage des blancs métalliques avant le forgeage est d'améliorer la plasticité du métal, de réduire la résistance à la déformation, d'augmenter la fluidité et la formabilité et d'obtenir une bonne structure après le forgeage. Par conséquent, le chauffage avant la forge a un effet direct sur l'amélioration de la productivité de la forge, d'assurer la qualité de forgeage et d'économiser la consommation d'énergie. Selon la source de chaleur utilisée, la méthode de chauffage des blancs métalliques est divisée en deux catégories: le chauffage des flammes et le chauffage électrique.
Chauffage des flammes
Le chauffage du flamme est effectué en brûlant du carburant (charbon, coke, huile lourde, huile légère, gaz) dans un four de chauffage de flamme pour générer des gaz de température élevés - (flamme) contenant une grande quantité d'énergie thermique, qui est transférée à la surface du blanc par convection et rayonnement, et le blanc métallique est chauffé en conduisant le chaleur de la surface à la centrale.
Lorsque la température de chauffage est inférieure à 600 - 700 degrés C, le chauffage du blanc repose principalement sur le transfert de chaleur de convection. Le SO - appelé Convection Transfert de chaleur transfère l'énergie de chaleur vers le blanc métallique par une flamme s'écoulant en continu autour du blanc métallique et de l'échange de chaleur entre le gaz chaud et la surface vide. Lorsque la température de chauffage dépasse 700 à 800 degrés C, le chauffage du blanc est principalement basé sur le transfert de chaleur de rayonnement. Le soi-disant transfert de chaleur de rayonnement consiste à convertir l'énergie thermique en énergie de rayonnement à travers le gaz chaud et la fournaise. L'énergie de rayonnement transférée sous forme de micro-ondes électriques est absorbée par le blanc métallique et convertie en énergie thermique pour chauffer le blanc. Lorsqu'une fournaise de chauffage de forgeage normale est chauffée à haute température, le transfert de chaleur à rayonnement représente plus de 90% et le transfert de chaleur à la convection ne représente que 8% à 10%.
Les avantages de la méthode de chauffage des flammes sont une source de carburant pratique, une structure de fournaise simple, un faible coût de chauffage, une large gamme d'adaptation vierge, etc. Cependant, les conditions de travail sont médiocres, le taux de chauffage est lent, l'efficacité est faible et la qualité du chauffage est difficile à contrôler. Cette méthode de chauffage est largement utilisée pour chauffer divers blancs.
Chauffage électrique
Le chauffage électrique convertit l'énergie électrique en énergie thermique pour chauffer le blanc métallique. Il s'agit notamment du chauffage à induction, du chauffage des contacts, du chauffage du four à résistance et du chauffage du four à bain de sel.
1. Chauffage d'induction
L'action du champ magnétique alternant généré par le courant alternatif passant par l'inductance génère des courants de tourbillon alternés à l'intérieur du blanc métallique. Les courants de Foucault et le chauffage de magnétisation (en dessous du point de transition magnétique) chauffent directement le blanc métallique.
Lorsque le blanc est chauffé à induction, la densité de courant générée à l'intérieur est distribuée de manière inégale le long de la section transversale, avec une petite densité de courant au centre et une grande densité de courant à la surface. Ce phénomène est appelé l'effet cutané. Par conséquent, le métal à la surface est principalement chauffé par le passage du courant, et le métal dans le noyau est chauffé par la conduction thermique de la couche externe à l'intérieur. Pour les grands blancs de diamètre -, pour augmenter le taux de chauffage, une faible fréquence de courant doit être sélectionnée pour augmenter la profondeur de pénétration du courant. D'un autre côté, pour les petits blancs de diamètre -, en raison de la taille de section Cross -, une fréquence de courant élevée peut être utilisée, ce qui peut améliorer l'efficacité électrique.
2. Contacter le chauffage électrique
Le principe du chauffage électrique de contact est de passer une tension basse -, un courant élevé directement à travers le blanc métallique. Étant donné que le métal a une certaine résistance, la chaleur est générée lorsque le courant le traverse et que le métal est chauffé.
Pour chauffer un blanc d'une certaine taille à une température spécifiée, une certaine quantité de chaleur doit être générée. Étant donné que la valeur de résistance des métaux ordinaires est relativement faible, un courant important doit être passé par le blanc pour améliorer la productivité et raccourcir le temps de chauffage. Afin d'éviter les courts-circuits, la tension est souvent réduite pour obtenir un courant élevé à une basse tension. Par conséquent, la tension de charge NO - à l'extrémité secondaire du transformateur utilisé pour le chauffage électrique de contact n'est que de 2 à 15 V.
Les caractéristiques du chauffage électrique de contact sont le taux de chauffage rapide, la petite combustion des métaux, la plage de température de chauffage illimitée, l'efficacité thermique élevée, la faible consommation d'énergie, le faible coût, l'équipement simple et le fonctionnement facile. Cependant, des exigences strictes sont imposées sur la rugosité, la forme et la taille de la surface du blanc, en particulier l'extrémité du blanc doivent être uniformes et la distorsion - libre. Il est également difficile de mesurer et de contrôler la température de chauffage. Il convient au chauffage complet ou partiel de longs blancs.
Détermination de la plage
Le forge à chaud est effectué dans une certaine plage de températures. La plage de température de forge de l'acier fait référence à l'intervalle de température entre la température de démarrage de forge (température de forge initiale) et la température d'extrémité de forge (température de forge finale).
Le principe de base de la détermination de la plage de températures de forgeage est d'augmenter la plasticité de l'acier et de réduire la résistance à la déformation pour obtenir des forgues de qualité élevées -. Dans le même temps, la plage de températures de forgeage doit être aussi large que possible pour réduire le nombre de temps de chauffage et améliorer la productivité de la forge.
La méthode de base pour déterminer la plage de température de forgeage consiste à se référer au diagramme de plasticité de l'acier, au diagramme de résistance et au diagramme de recristallisation sur la base du diagramme d'équilibre de l'acier, analyser de manière approfondie la plasticité, la qualité et la résistance à la déformation pour déterminer la température de forge initiale et la température de forge finale.
En général, la plage de températures de forgeage de l'acier au carbone peut être directement déterminée sur la base du diagramme d'équilibre de carbone en fer -. Pour la plage de température de forgeage de la plupart des aciers structurels en alliage, l'acier au carbone avec la même teneur en carbone peut être considéré comme la base. Cependant, pour les aciers alliés élevés - avec une faible plasticité et des aciers qui ne subissent pas de changement de phase (comme les aciers austénitiques et les aciers ferritiques purs), des expériences sont nécessaires pour déterminer la plage de température de forgeage appropriée.