НАГРЕВ СТАЛЬНЫХ ЗАГОТОВОК В РАСПЛАВЛЕННОМ СТЕКЛЕ

Нагрев стальных заготовок в расплавленном стекле. Для максимального приближения поковок по форме и размерам к готовой детали необходимо получать заготовки после нагрева с минимальной окалиной и обезуглероживанием. Для этого следует использовать безокислительный нагрев металла, например напрев стальных заготовок в расплавленных стекломассах.

Нагрев стальных заготовок — преимущество этого способа заключается в следующем: не требуется специальной атмосферы (как в индукционных печах); обеспечивается эффективная и равномерная скорость нагрева; экономичность; использование в качестве нагревательной среды боя стекла; удаление окалины с заготовки. Во время технологического процесса обработки заготовка изолирована от атмосферы защитной пленкой стекла, которая может быть использована как стеклосмазка при прессовании [1].

Испытания, нагрев стальных заготовок в расплавленном стекле проводили в тазовой печи ванного типа с размером рабочего пространства 0,5×0,16×0,5 м и в силитовой печи размером 0,2×0,25×0,3 м — в шамотных тиглях.

Опыты проводили с боем оконного стекла, которое после усреднения и нагрева в нем заготовок имело следующий состав: 65% SiO2; 1,42% Аl2OЗ; 3,13% Fe2O3; 6,5% СаO; 3,53% MgO; 0,1% SO3; 20,319% Na2O+K2O.

Время нагрева стальной заготовки

Время нагрева стальной заготовки и выдержку в расплавленной стекломассе определяли из величин коэффициента теплопередачи в расплавленном стекле, полученных опытным путем (рис. 1).

Нагрев стальных заготовок - средний коэффициент теплоотдачи

Рис.1. Зависимость среднего коэффициента теплоотдачи при нагреве стальных образцов от температуры расплавленного стекла.

Образцы нагревали в расплавленном стекле, в расплаве ВаСl2 и в пламенной газовой печи до 1160-1200 °С. Результаты исследования для стали 45 даны в таблице. Из таблицы следует, что нагрев в расплавленных стекломассах по степени обезуглероживания и величине зерна аналогичен нагреву в расплавленных солях; глубина обезуглероженного слоя при нагреве в пламенной печи с увеличением времени выдержки растет интенсивнее, чем при нагреве в расплавах.

Нагрев Глубина обезуглероживания в мм Величина зерна в баллах
Продолжительность нагрева в мин
10 20 30 10 20 30
Пламенный 0,25..0,3 0,36..0,4 0,45..0,5 3..4 3..2 2
В солях 0..0,1 0..0,14 0,1..0,16 3..2 2 2..1
В расплавленном стекле 0..0,1 0..0,15 0,15..0,2 3 2 2..1

Нагрев перед обработкой стальных заготовок

Нагрев стальных заготовок перед обработкой установил, что с повышением времени выдержки количество обезуглероженных участков увеличивается. Аналогичный процесс наблюдался на образцах после нагрева в расплавленных солях.

Это можно объяснить тем, что обезуглероживание в расплавленных средах происходит за счет непосредственного воздействия растворенных газов. Так, образцы, помещенные на дно тигля с высотой слоя расплавленного стекла 135 мм, не обезуглероживались за 40 мин.

Нагрев стальных заготовок из стали 45 диаметром 70 мм после нагрева в стекломассе при 1250-1270 °С и выдержке 18 мин подавались к кривошипному прессу с номинальным усилием 2500 т.

Индукционный нагрев стальной заготовки

Индукционный нагрев стальных заготовок на обжатых заготовках определяли глубину обезуглероживания и величину зерна. Микроструктура поверхностного слоя проточенных заготовок из стали 45 до и после нагрева в течение 35 мин в расплавленном стекле при 1200 °С минимально обезуглерожена (рис. 2). Заготовки после нагрева в расплавленном стекле и очистки имели блестящую поверхность, без окалины. Это связано с тем, что одновременно с нагревом происходит химическое взаимодействие окалины на поверхности заготовки, имеющей основной характер, с расплавом стекла, обладающего кислотными свойствами. При этом происходит частичный переход продуктов взаимодействия в жидкую среду.

Микроструктура поверхностного слоя проточенных образцов из стали 45

Рис.2. Микроструктура поверхностного слоя проточенных образцов из стали 45 (×100): а — до нагрева; б — после нагрева в расплавленном стекле.

Нагрев стальных заготовок, вынутых из расплава, из-за сильной адгезии стекла к поверхности металла образуется пленка, которая защищает от образования окалины при транспортировке и охлаждении. При соответствующей вязкости и температуре расплава пленка стекла может быть использована как смазка при прессовании.

Итоги
1. Нагрев стальных заготовок в расплавленном стекле имеет следующие преимущества: небольшое обезуглероживание и незначительные потери от окисления металла; хорошее качество поверхности, позволяющее максимально снизить припуски на механическую обработку; увеличение стойкости штампов и резкое улучшение санитарно-гигиенических условий труда.
2. Расплавленное стекло — более дешевая нагревательная среда, чем безокислительные среды.

Список используемой литературы:

Л. Б. ЕФИМОВА, А. И. КОЗЛОВ
Горьковский политехнический институт
ISSN 0026-0819. «Металловедение и термическая обработка металлов», № 6. 1965 г.

Прозоров Л. В. Прессованные стали. М., Машгиз, 1956.

Данная статьи была взята из этого ресурса.