≡×منو

• داخلی
• پنجره
• دیوارها
• پروژه ها
• ساختمان ها

نحوه گرم کردن فلز چگونه و با چه چیزی فلز را به درستی برش دهیم. میدان الکتریکی و دما

حرارت دادن فلز با جریان جوش. قانون ژول لنز مقاومت الکتریکی فلز.

تمام عناصر حامل جریان توسط جریان الکتریکی گرم می شوند و مقدار گرمای تولید شده در هر بخش از مدار الکتریکی با مقاومت فعال R=R(t) که تابعی از t و τ با جریان I=I(t) است. بسته به زمان t، توسط قانون ژول - لنزا تعیین می شود:

این فرمول کلی، که هنگام گرم شدن با جریان جوش، دمای خاصی را در ناحیه اتصال نشان نمی دهد یا تعیین نمی کند.

با این حال، باید به یاد داشته باشیم که مقادیر R و I تا حد زیادی به مدت زمان جریان این جریان بستگی دارد.

ماشین های تماس از نظر ساختاری به گونه ای ساخته می شوند که بیشترین مقدار گرما بین الکترودها آزاد می شود.

جوشکاری نقطه ای درز دارای بیشترین تعداد بخش الکترود-الکترود است، مقدار کل مقاومت حاصل جمع مقاومت الکترود-قطعه کار است + جزئیات - جزئیات+ قطعه + الکترود - قطعه

Ree= 2Red+Rdd+2Rd

تمام اجزای مقاومت کلی Reee به طور مداوم در طول چرخه حرارتی جوش تغییر می کند.

مقاومت تماس - Rdd از نظر ارزش بزرگترین است، زیرا تماس در امتداد ریز برآمدگی ها انجام می شود و منطقه تماس فیزیکی کوچک است.

علاوه بر این، لایه های اکسیدی و آلاینده های مختلفی بر روی سطح قطعه وجود دارد.

زیرا ما عمدتا فولادها و آلیاژهایی را که دارای استحکام قابل توجهی هستند جوش می دهیم، سپس فروپاشی کامل میکرو یکنواختی تنها زمانی رخ می دهد که با جریان جوشکاری تا دمای حدود 600 درجه سانتیگراد گرم شوند.

مقاومت در تماس الکترود و قطعه کار به طور قابل توجهی کمتر از Rdd است، زیرا یک ماده نرم تر و بسیار رسانای گرما از الکترودها به طور فعال بین برآمدگی های میکرو زبری قطعات وارد می شود.

افزایش مقاومت در کنتاکت ها نیز به این دلیل است که در نواحی تماس انحنای شدید خط جریان وجود دارد که به دلیل افزایش مسیر جریان، مقاومت بالاتری را تعیین می کند.

مقاومت تماس Rdd و Red تا حد زیادی به تمیز کردن سطح برای جوشکاری بستگی دارد.

با اندازه گیری 2 صفحه به ضخامت 3 میلی متر، 200 نیوتن فشرده بسیار قوی مطابق مدار آمپرمتر-ولت متر، مقادیر زیر را به دست آوردیم:

تمیز کردن سطح توسط چرخ و سنگ زنی: 100 میکرو اهم

نتیجه گیری: آسیاب کردن

در عمل از اچینگ (هنگام جوشکاری سطوح بزرگ)، عملیات سطحی با برس های فلزی، سندبلاست و شات بلاست استفاده می شود.

هنگام جوشکاری مقاومتی سعی می کنند از فولاد نورد سرد استفاده کنند که روی سطح آن ممکن است بقایای روغن وجود داشته باشد.

اگر روی سطح زنگ زدگی وجود نداشته باشد، کافی است سطوحی که قرار است جوش داده شوند، چربی زدایی شوند.

مقاومت تماس قطعات تمیز اما دارای پوشش اکسید با افزایش نیروهای فشاری کاهش می یابد. این را می توان با تغییر شکل بیشتر ریز برآمدگی ها توضیح داد.

ما جریان را روشن می کنیم، بیشترین چگالی خط فعلی روی سطوح جوان متمرکز است. جریان از طریق تماس های ایجاد شده در طول تغییر شکل ریز برآمدگی ها.

در لحظه اولیه زمان، چگالی جریان در ماده قطعه کمتر است، زیرا خطوط جریان نسبتاً یکنواخت توزیع می‌شوند و در قسمت تماس بخش، جریان فقط از طریق مناطق هدایت جریان دارد، بنابراین، چگالی جریان بیشتر از قسمت عمده قطعه است و تولید گرما و گرمایش در این ناحیه قابل توجه‌تر است. .

فلز در تماس به پلاستیک تبدیل می شود. تحت تأثیر نیروی جوش تغییر شکل می دهد، سطح تماس های رسانا افزایش می یابد و هنگامی که t = 600 درجه سانتیگراد (در صدم ثانیه) ریزبرآمدگی ها کاملاً تغییر شکل می دهند، لایه های اکسید تا حدی از بین می روند، تا حدی در داخل بدن پخش می شوند. جرم قطعه و نقش مقاومت تماس Rdd دیگر در فرآیند گرمایش مهم نخواهد بود.

با این حال، تا این لحظه دما در ناحیه تماس قسمت به قسمت بالاترین میزان خواهد بود. مقاومتماده ρ بزرگترین است و انتشار گرما همچنان در این ناحیه شدیدتر خواهد بود.

اگر چگالی جریان کافی باشد و مدت جریان آن کافی باشد، از اینجاست که ذوب فلز آغاز می شود.

ظاهر یک ایزوترم ذوب دقیقاً در تماس قطعه-قطعه با کوچکترین حذف گرما از این ناحیه، یعنی مقاومت ذاتی قطعه، تسهیل خواهد شد.

مقاومت ذاتی قطعه

S- مقطع هادی

ضریب A گسترش خط جریان را به جرم قطعه افزایش می دهد، در حالی که منطقه پخش واقعی افزایش می یابد.

dk - قطر پخش

A = 0.8-0.95 به سختی ماده و تا حد زیادی به مقاومت بستگی دارد.

از نسبت dk/δ= 3-5 A=0.8

بدیهی است که مقاومت قطعه به ضخامت بستگی دارد، این با ضریب A و در مورد خاص در نظر گرفته می شود. مقاومت الکتریکیمواد قطعه ρ، بستگی به آن دارد ترکیب شیمیایی.

علاوه بر این، مقاومت به دما بستگی دارد

ρ(t)=ρ0*(1+αp*T)

در طول فرآیند جوشکاری، هنگامی که جریان جریان دارد، t از تماس تا tpl و بالاتر اندازه گیری می شود

Tm=1530 درجه سانتیگراد

با رسیدن به مذاب، مقاومت به طور ناگهانی افزایش می یابد.

ضریب آر-دما

ar=0.004 1/degC - برای فلزات خالص

ar=0.001-0.003 1/degC - برای آلیاژها

مقدار ar با افزایش درجه بستن کاهش می یابد.

با افزایش دما، فلز هم در تماس و هم در قسمت عمده زیر الکترودها تغییر شکل می دهد، سطح تماس افزایش می یابد و اگر سطح کار الکترودها کروی باشد، سطح تماس می تواند 1.5-2 برابر افزایش یابد.

نمودار مقاومت در طول فرآیند جوشکاری تغییر می کند.

در لحظه اولیه، مقاومت قطعه به دلیل افزایش دما و افزایش مقاومت الکتریکی افزایش می‌یابد، سپس فلز پلاستیک می‌شود و سطح تماس به دلیل فشار دادن الکترودها به سطح قطعه شروع به افزایش می‌کند. بخش، و همچنین افزایش اندازه ناحیه تماس قطعه به قطعه.

با خاموش شدن، مقاومت کل کاهش می یابد جریان جوشکاری. با این حال، این در مورد جوشکاری کربن و فولادهای کم آلیاژ صادق است.

برای جوشکاری آلیاژهای نیکل و کروم مقاوم در برابر حرارت، مقاومت ممکن است حتی افزایش یابد.

میدان الکتریکی و دما

قانون ژول-لنز Q=IRt آزاد شدن گرما را در عناصر حامل جریان نشان می دهد و فرآیندهای حذف گرما نیز رخ می دهد.

به لطف خنک شدن فعال الکترودها و افزایش اتلاف گرما در آنها، ما یک شکل عدسی شکل از هسته ریختگی را به دست می آوریم.

اما همیشه نمی توان چنین شکلی را به دست آورد، مخصوصاً هنگام جوشکاری مواد غیر مشابه با ضخامت های مختلف و قطعات نازک.

با دانستن ماهیت میدان دما در منطقه جوشکاری، می توانید تجزیه و تحلیل کنید:

1) ابعاد هسته ریخته گری.
2) اندازه HAZ (ساختار).
3) مقدار تنش های پسماند، یعنی. خواص ترکیبات

میدان دما مجموعه ای از دماها در نقاط مختلف یک قطعه در یک نقطه زمانی معین است.

نقاطی با دمای یکسان که توسط یک خط به هم متصل می شوند ایزوترم نامیده می شوند.

اندازه یک هسته تمیز بر روی یک ریز مقطع، ایزوترم ذوب را در امتداد مرزهای هسته ریخته‌گری می‌دهد.

در نهایت، دما و اندازه ایزوترم ذوب، یعنی. هسته ریخته گری، عمدتا بر مقاومت قطعه تأثیر می گذارد.

بنیانگذار، گلمن، دو قطعه 2+2 میلی متری را برداشت، جلا داد، اچ کرد و یک هسته ریخته گری دریافت کرد. من قطعات را گرفتم و همچنین هسته بازیگری گرفتم.

با این حال، مشکلاتی که هنگام جوشکاری ضخامت‌های متفاوت به وجود می‌آیند، ما را مجبور می‌کنند تا توزیع میدان‌های حرارتی در ناحیه جوشکاری را مطالعه کنیم.

چگالی جریان تعداد بارهایی است که در عرض 1 ثانیه از یک منطقه کوچک عمود بر جهت حرکت بارها عبور می کنند، تقسیم بر طول سطح آن.

عملیات حرارتی فلزات یکی از راه های اصلی بهبود خصوصیات مکانیکی و فیزیکی-شیمیایی آنها است: سختی، استحکام و موارد دیگر.

یکی از انواع عملیات حرارتی سخت کردن است. از زمان های بسیار قدیم بشر با موفقیت در صنایع دستی از آن استفاده می کرده است. در قرون وسطی، از این روش عملیات حرارتی برای بهبود استحکام و سختی وسایل فلزی خانگی استفاده می شد: تبر، داس، اره، چاقو، و همچنین سلاح های نظامی به شکل نیزه، شمشیر و غیره.

و اکنون آنها از این روش برای بهبود ویژگی های فلز، نه تنها در مقیاس صنعتی، بلکه در خانه، عمدتاً برای سخت کردن وسایل خانه فلزی استفاده می کنند.

سخت شدن به عنوان یک نوع عملیات حرارتی یک فلز، متشکل از گرم کردن آن تا دمایی که با رسیدن به آن تغییری در ساختار شبکه کریستالی رخ می دهد (تبدیل چند شکلی) و تسریع در خنک شدن در آب یا یک محیط روغن، درک می شود. هدف از این عملیات حرارتی افزایش سختی فلز است.

سخت شدن نیز مورد استفاده قرار می گیرد، که در آن دمای حرارت فلز از وقوع یک تبدیل چند شکلی جلوگیری می کند. در این حالت حالت آن ثبت می شود که مشخصه فلز در دمای گرمایش است. این حالت محلول جامد فوق اشباع نامیده می شود.

فناوری سخت شدن تبدیل چند شکلی عمدتاً برای محصولات ساخته شده از آلیاژهای فولادی استفاده می شود. فلزات غیرآهنی بدون دستیابی به تغییر چند شکلی در معرض سخت شدن قرار می گیرند.

پس از چنین عملیاتی، آلیاژهای فولاد سخت تر می شوند، اما در عین حال شکنندگی بیشتری پیدا می کنند و شکل پذیری را از دست می دهند.

برای کاهش شکنندگی نامطلوب پس از حرارت دادن با تغییر چند شکلی، از عملیات حرارتی به نام تمپرینگ استفاده می شود. در دمای پایین تر با سرد شدن تدریجی فلز انجام می شود. به این ترتیب استرس فلز پس از فرآیند سخت شدن کاهش می یابد و شکنندگی آن کاهش می یابد.

هنگام سخت شدن بدون تبدیل چندشکل، مشکلی با شکنندگی بیش از حد وجود ندارد، اما سختی آلیاژ به مقدار لازم نمی رسد، بنابراین، در صورت تکرار حرارت درمانی، پیری نامیده می شود، برعکس، به دلیل تجزیه محلول جامد فوق اشباع افزایش می یابد.

ویژگی های سخت شدن فولاد

به طور عمده محصولات فولاد ضد زنگ و آلیاژهای در نظر گرفته شده برای ساخت آنها سخت می شود. آنها ساختار مارتنزیتی دارند و با افزایش سختی مشخص می شوند که منجر به شکنندگی محصولات می شود.

اگر چنین محصولاتی را با حرارت دادن به دمای معین و به دنبال آن حرارت دادن سریع انجام دهید، می توانید ویسکوزیته را افزایش دهید. این امکان استفاده از چنین محصولاتی را در زمینه های مختلف فراهم می کند.

انواع سخت کاری فولاد

بسته به هدف محصولات فولادی ضد زنگ، می توان کل اقلام یا تنها بخشی از آن را که باید کاربردی باشد و ویژگی های استحکام بیشتری داشته باشد، سخت کرد.

بنابراین سخت شدن محصولات فولادی ضد زنگ به دو روش جهانی و محلی تقسیم می شود.

محیط خنک کننده

دستیابی به خواص مورد نیاز مواد ضد زنگ تا حد زیادی به انتخاب روش خنک کننده بستگی دارد.

برندهای مختلف فولادهای ضد زنگمتفاوت خنک می شوند. اگر فولادهای کم آلیاژ در آب یا محلول های آن خنک شوند، برای آلیاژهای ضد زنگ از محلول های روغنی برای این منظور استفاده می شود.

نکته مهم: هنگام انتخاب محیطی که در آن فلز پس از گرم شدن خنک شود، باید در نظر داشت که خنک شدن در آب سریعتر از روغن اتفاق می افتد! به عنوان مثال، آب در دمای 18 درجه سانتیگراد می تواند یک آلیاژ را 600 درجه سانتیگراد در یک ثانیه خنک کند، اما روغن تنها تا 150 درجه سانتیگراد.

برای به دست آوردن سختی فلز بالا، خنک سازی به صورت جریانی انجام می شود آب سرد. همچنین برای افزایش اثر سفت شدن، محلول نمکی برای خنک شدن با افزودن حدود 10 درصد به آب تهیه می شود. نمک سفرهیا از محیط اسیدی حاوی حداقل 10 درصد اسید (معمولاً سولفوریک) استفاده کنید.

علاوه بر انتخاب محیط خنک کننده، حالت خنک کننده و سرعت نیز مهم است. سرعت کاهش دما باید حداقل 150 درجه سانتیگراد در ثانیه باشد. بنابراین در 3 ثانیه دمای آلیاژ باید به 300 درجه سانتیگراد کاهش یابد. کاهش بیشتر دما را می توان با هر سرعتی انجام داد، زیرا ساختار ثابت شده در نتیجه خنک شدن سریع دیگر در دماهای پایین از بین نمی رود.

نکته مهم: خنک شدن خیلی سریع فلز منجر به شکنندگی بیش از حد آن می شود! این باید در هنگام سفت شدن خود در نظر گرفته شود.

روش های خنک کننده زیر متمایز می شوند:

• با استفاده از یک محیط، زمانی که محصول در یک مایع قرار می گیرد و در آنجا نگه داشته می شود تا کاملا خنک شود.
• خنک سازی در دو محیط مایع: روغن و آب (یا محلول نمک) برای فولادهای ضد زنگ. محصولات ساخته شده از فولاد کربن ابتدا در آب سرد می شوند، زیرا این یک محیط خنک کننده سریع است و سپس در روغن.
• با استفاده از روش جت، زمانی که قطعه با جریان آب خنک می شود. این بسیار راحت است زمانی که شما نیاز به سفت شدن دارید منطقه خاصمحصولات
• استفاده از روش خنک کننده پله ای با رعایت شرایط دما.

درجه حرارت

درست رژیم دماسخت شدن محصولات فولادی ضد زنگ می باشد یک شرط مهمکیفیت آنها برای موفقیت ویژگی های خوبآنها به طور یکنواخت تا 750-850 درجه سانتیگراد گرم می شوند و سپس به سرعت تا دمای 400-450 درجه سانتیگراد خنک می شوند.

مهم: گرم کردن فلز در بالای نقطه تبلور مجدد منجر به یک ساختار دانه درشت می شود که خواص آن را بدتر می کند: شکنندگی بیش از حد، منجر به ترک خوردن!

برای کاهش تنش پس از حرارت دادن فلز تا دمای سخت شدن مورد نظر، گاهی اوقات از خنک سازی مرحله به مرحله محصولات استفاده می شود که به تدریج دما را در هر مرحله گرمایش کاهش می دهد. این فناوری به شما این امکان را می دهد که استرس داخلی را به طور کامل از بین ببرید و محصولی بادوام با سختی لازم به دست آورید.

چگونه فلز را در خانه سخت کنیم

با استفاده از دانش اولیه، می توانید فولاد را در خانه سخت کنید. گرمایش فلز معمولاً با استفاده از آتش، کوره های صدا خفه کن برقی یا مشعل های گازی انجام می شود.

سخت کردن تبر در چوب و در کوره

اگر نیاز دارید که به ابزارهای خانگی قدرت بیشتری بدهید، به عنوان مثال، تبر را بادوام تر کنید، ساده ترین راه برای سخت شدن آن را می توان در خانه انجام داد.

در حین ساخت، تبرها با علامتی مهر می شوند که با آن می توانید درجه فولاد را تشخیص دهید. ما به عنوان مثال به فرآیند سخت شدن با استفاده از فولاد ابزار U7 نگاه خواهیم کرد.

این فناوری باید با رعایت قوانین زیر انجام شود:

1. آنیل کردن. قبل از عمل آوری، لبه تیز تیغه را مات کنید و تبر را در اجاق آجری قرار دهید تا گرم شود. برای جلوگیری از گرمای بیش از حد، فرآیند عملیات حرارتی باید به دقت کنترل شود (گرمایش مجاز 720-780 درجه سانتیگراد است). صنعتگران پیشرفته تر دما را با رنگ گرما تشخیص می دهند.

و مبتدیان می توانند با استفاده از آهنربا دما را دریابند. اگر آهنربا به فلز نچسبد، به این معنی است که تبر بیش از 768 درجه سانتیگراد (رنگ قرمز مایل به قرمز) گرم شده است و زمان خنک شدن فرا رسیده است.

با استفاده از پوکر تبر داغ را به درب فر منتقل کنید، حرارت را عمیق تر بردارید، در و شیر را ببندید، فلز گرم شده را به مدت 10 ساعت در فر بگذارید. اجازه دهید تبر به تدریج با اجاق خنک شود.

2. سخت شدن فولاد. تبر را روی آتش، اجاق گاز یا اجاق گاز گرم کنید تا قرمز تیره - دمای 800-830 درجه سانتیگراد (مغناطیس آهنربا متوقف شده است، 2-3 دقیقه دیگر صبر کنید).

کوئنچ در آب گرم شده (30 درجه سانتیگراد) و روغن انجام می شود. تیغه تبر را 3-4 سانتی متر داخل آب پایین بیاورید و آن را به شدت حرکت دهید.

3. رها کردن تیغه تبر. تمپر کردن، شکنندگی فولاد را کاهش می دهد و استرس داخلی را از بین می برد. برای تشخیص بهتر رنگ های رنگ، فلز را با کاغذ سنباده سنباده بزنید.

تبر را به مدت 1 ساعت در فر با دمای 270-320 درجه سانتی گراد قرار دهید. پس از ایستادن، آن را بردارید و در هوا خنک کنید.

ویدئو:عملیات حرارتی تبر در خانه، سه مرحله: بازپخت، سخت شدن، تمپر.

سخت شدن چاقو

توصیه می شود از کوره ها برای سخت کردن فلزات خود استفاده کنید. برای وسایل منزل به شکل چاقو، تبر و غیره، مناسب ترین هستند کوره های صدا خفه کن اندازه کوچک. در آنها می توانید دمای سخت شدن را بسیار بالاتر از آتش بدست آورید و دستیابی به گرمایش یکنواخت فلز آسان تر است.

شما می توانید چنین اجاقی را خودتان بسازید. شما می توانید بسیاری را در اینترنت پیدا کنید گزینه های سادهطرح های آن در چنین کوره هایی، یک محصول فلزی را می توان تا 700-900 درجه سانتیگراد گرم کرد.

بیایید به نحوه سخت کردن چاقوی فولادی ضد زنگ در خانه با استفاده از کوره صدا خفه کن برقی نگاه کنیم. برای خنک سازی به جای آب یا روغن از موم آب بندی ذوب شده استفاده می شود (از واحد نظامی قابل تهیه است).

آیا تا به حال مجبور شده اید چیزی فلزی را با دست خود برش دهید یا برش دهید؟ اگر بله، احتمالاً در مورد نحوه انجام این کار سؤالی دارید. البته، شما همیشه می توانید از یک اره فلزی خوب قدیمی استفاده کنید، اما اگر در مورد یک ورق گالوانیزه نازک صحبت نمی کنیم، بلکه مثلاً در مورد یک لوله با دیواره ضخیم صحبت می کنیم، چه؟

در اینجا، البته، اره برقی می تواند کمک کند، اما زمان و تلاش نامتناسبی صرف خواهد شد. این بدان معنی است که رویکرد رادیکال تری مورد نیاز است و در این مقاله در مورد نحوه برش فلز و بهترین روش برای انجام آن صحبت خواهیم کرد.

برش فلز با آسیاب

به طور قطع مشخص نیست که چرا این ساز به این نام خوانده می شود. نسخه اصلی این است که اولین کشور تولید کننده بلغارستان بود، اما در واقع این فقط یک نسخه است.

هنگام انتخاب اینکه با چه چیزی فلز را برش دهید، اکثر مردم به آسیاب ترجیح می دهند، زیرا بر خلاف تجهیزات گاز، قیمت آن بسیار کمتر است و برای کار با آن به مهارت خاصی نیاز ندارید.

از سوی دیگر، بسیاری به دلیل آن بسیار از کار کردن به عنوان یک آسیاب زاویه ای می ترسند قدرت بالاو خطرات در واقع، هیچ چیز پیچیده ای وجود ندارد، نکته اصلی این است که به شدت اقدامات احتیاطی را دنبال کنید و حتی از چیزهای کوچک غافل نشوید.

در کار با فلز، و در کل، هیچ چیز کوچکی وجود ندارد ابزار برشفلز خطر خاصی دارد. دستورالعمل های ایمنی هنگام کار با ابزارهای برش هم برای آسیاب های بزرگ با قدرت بیش از دو کیلووات و هم برای دستگاه های بسیار کوچک که با وجود اندازه فشرده آنها می تواند آسیب قابل توجهی به سلامتی وارد کند مرتبط است.

این ابزار با چرخش فلز را برش می دهد دیسک سایندهکه ضخامت آن بسته به فلزی که نیاز به برش دارد ممکن است متفاوت باشد. هر چه دیوار نازک تر باشد محصول فولادی، هرچه از دیسک برش فلز نازکتر استفاده شود.

ما در این مقاله در مورد اهمیت اقدامات احتیاطی ایمنی صحبت نخواهیم کرد. این همیشه یک موضوع اولویت است، اما اگر تجربه کار با چرخ زاویه ای را ندارید، به خصوص برای شما نکات ظریفی را ارائه می دهیم که باید در مورد آنها بدانید تا به سلامتی خود آسیب نرسانید.

چند نکته مهم

بنابراین:

• به دلایل ایمنی، چرخش دیسک باید در جهت برش اتفاق بیفتد، یعنی به سمت کسی که فلز را برش می دهد، اما، به عنوان یک قاعده، این موقعیت خیلی راحت نیست و زمانی که جریان جریان دارد، بسیار راحت تر است. جرقه ها به سمت جلو هدایت می شود. در اصل، هیچ محدودیت قابل توجهی در اینجا وجود ندارد، همه اینها به راحتی شخصی اپراتور ابزار بستگی دارد.
• هنگام برش فلز، فقط از تیغه های مناسب استفاده کنید. دیسک های سنگ یا چوب چگالی کمتری دارند و در تماس با سطح فولادی به سرعت پراکنده می شوند و قطعات می توانند به شما یا دیگران آسیب برسانند.

• بدون کار نکن پوشش محافظ. جرقه ها را به طرفین هدایت می کند تا به صورت شما پرواز نکنند. همچنین در صورت گاز گرفتن و از هم پاشیدن دیسک تنها راه نجات است.
• فلز را از خود جدا نکنید. این امر احتمال گاز گرفتن دیسک را بسیار بیشتر می کند. جهت برش باید همیشه به سمت کاتر باشد.
• سطح ساز را نگه دارید. برش با زاویه منجر به اعوجاج دیسک و شکستگی آن می شود و تکه هایی که با چنین سرعتی به بیرون پرواز می کنند باعث می شود آسیب قابل توجهسلامتی.

• هرگز از تیغه برش برای تمیز کردن سطح استفاده نکنید. دیسک های خاصی برای جداسازی وجود دارد که از نظر ضخامت و چگالی متفاوت هستند.
• برخی از انواع آسیاب ها فقط از دیسک های مارک خود استفاده می کنند. این به دلیل تفاوت در تعداد دور است، بنابراین اگر شما صاحب ابزار مارک دار هستید، فقط از دیسک های تحت این مارک استفاده کنید.

• هرگز از دیسک هایی با اندازه های متفاوت استفاده نکنید. هر اندازه برای ابزاری با تعداد دور مشخص طراحی شده است. بنابراین، اگر یک دیسک کوچک یا متوسط ​​را روی یک آسیاب بزرگ قرار دهید، به سادگی می ترکد.
• پول پس انداز نکنید اگر شکافی روی دیسک ظاهر شد یا هنگام خرید متوجه آن نشدید، فوراً آن را در سطل زباله بیندازید. ترک خوردن تصادفی در حین برش می تواند برای شما بسیار بد باشد. به یاد داشته باشید که قیمت دیسک ارزش جان و سلامتی شما را ندارد.

• در حین کار همیشه به آنچه در مقابل شماست توجه کنید. جرقه هایی که از زیر آسیاب زاویه ای می پرند می توانند چوب، پلاستیک و سایر مواد قابل اشتعال را مشتعل کنند. علاوه بر این، نباید با آسیاب زاویه ای نزدیک بنزین یا گاز کار کنید.
• قبل از برش فلز با آسیاب، مطمئن شوید که به درستی قرار گرفته است. هنگام برش، قسمتی که قرار است برش داده شود باید از دید دور باشد، در غیر این صورت ممکن است دیسک گاز بگیرد.

مهم! هرگز از یک ابزار نترسید، مهم نیست که چقدر خطرناک به نظر می رسد یا چقدر بلند است. با دانستن اینکه چگونه فلز را به درستی برش دهید، تضمین می کنید که آسیب نخواهید دید.

بنابراین، ما آسیاب را کشف کردیم، اما این تنها ابزار برای برش فلز نیست. و در زیر گزینه های دیگر را بررسی خواهیم کرد، اما در حال حاضر توصیه می کنیم ویدیوی این مقاله را تماشا کنید که در مورد برش فلزات و ابزارهای برش صحبت می کند. در همین حین ما پیش می رویم.

سایر ابزارهای برش فلز

البته می توانید هر چیزی را با آسیاب برش دهید، نکته اصلی انتخاب دیسک مناسب برای آن است. اما این گزینه همیشه راحت ترین و کاربردی ترین نیست. در اینجا فقط چند لحظه است که برش فلز با ابزار دیگری مناسب تر است.

• اگر مواد دارد پوشش روی. به دلیل سرعت بالا، آسیاب به سادگی پوشش را می سوزاند و اثری از آن باقی نمی ماند.
• مواد رنگ شده نیز بهتر است با قیچی فلزی برش داده شوند. آنها از پوشش محافظت می کنند و آن را نمی سوزانند.

• اگر فلز تحت کشش باشد، مثلاً اگر لوله گرمایشی است که در مدار سیستم بسته است، بهتر است که فلز را با اره برقی برش دهید.
• بهتر است فلز را با ضخامت بیش از 10 میلی متر با یک برش گاز برش دهید ، زیرا ممکن است یک آسیاب به سادگی نتواند با آن مقابله کند.

مهم! ما عمداً در این مقاله نمی گوییم که چگونه فلز را با کاتر برش دهیم ، زیرا این کار به دانش و تجربه خاصی نیاز دارد. هرگز سعی نکنید مشعل برش را خودتان شروع کنید. این ممکن است منجر به انفجار پروپان یا آتش سوزی شود.

این دور از ذهن است لیست کامللحظاتی که بهتر است از استفاده از چرخ زاویه ای خودداری کنید، اما همه موقعیت های ذکر شده در زندگی روزمره بسیار رایج هستند. پس برای کار از چه چیزی باید استفاده کرد؟

بیایید به محبوب ترین و مقرون به صرفه ترین ابزار جایگزین برای برش فلز نگاه کنیم:

• مشعل برش . دشوار است که این ابزار را در دسترس بنامیم، اما نمی‌توانیم آن را نادیده بگیریم، زیرا در برخی موارد، این تنها ابزاری است که می‌تواند با این کار کنار بیاید. به عنوان مثال، هنگام برش فلزات ضخیم، تنها جایگزین کاتر لیزر است و چنین ابزاری برای نیازهای خانگی در دسترس نیست.
• اره برقی برای فلز. این ابزار، به عنوان یک قاعده، در زرادخانه هر یک است دستکار خانه. برش فلز با اره برقی زمان بر و مشکل ساز است، اما در برخی مکان های سخت دسترسیخزیدن فقط به سمت او امکان پذیر است.

• قیچی فلزی. البته، شما با چنین ابزاری لوله ای را نمی برید، اما اگر به عنوان مثال نیاز دارید که یک پروفیل برای دیوار خشک را گاز بگیرید، سپس گزینه بهترفقط پیدا نمیشه کار با آنها آسان و ایمن است و پوشش روی یا رنگ را از بین نمی برد.
• قیچی پرس. این ابزار برای برش سیم یا اتصالات طراحی شده است. بسته به اندازه، قیچی می تواند یک میله با قطر تا 20 میلی متر را جدا کند و کار با آنها بسیار راحت تر از آسیاب است.

همانطور که می بینید، انتخاب بسیار غنی است و شما باید بسته به موقعیت خاص یک ابزار را انتخاب کنید. البته رقابت با چرخ زاویه ای دشوار است، اما همیشه نمی توان از آن استفاده کرد و سپس گزینه های جایگزین به کمک می آیند.

و در پایان، من می خواهم یک بار دیگر به شما یادآوری کنم - همیشه اقدامات احتیاطی ایمنی را دنبال کنید و از وسایل استفاده کنید حفاظت شخصی. هیچ شغلی ارزش به خطر انداختن سلامتی یا حتی جان خود را ندارد.

روش های اساسی و روش های تبدیل انرژی الکتریکی به گرمابه شرح زیر طبقه بندی می شود. بین گرمایش الکتریکی مستقیم و غیرمستقیم تفاوت قائل می شود.

در گرمایش الکتریکی مستقیمتبدیل انرژی الکتریکی به گرما در نتیجه عبور اتفاق می افتد جریان الکتریسیتهمستقیماً روی جسم یا محیط گرم شده (فلز، آب، شیر، خاک و غیره). در گرمایش الکتریکی غیر مستقیمجریان الکتریکی از یک دستگاه گرمایش ویژه عبور می کند ( عنصر گرمایش) که از آن گرما از طریق رسانش، همرفت یا تشعشع به جسم یا محیط گرم شده منتقل می شود.

انواع مختلفی از تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی حرارتی وجود دارد که تعیین می کند راه ها گرمایش الکتریکی.

جریان الکتریکی از طریق جامدات رسانای الکتریکی یا محیط مایع با انتشار گرما همراه است. طبق قانون ژول-لنز، مقدار گرما Q=I 2 Rt است، که در آن Q مقدار گرما، J است. من - silatok، A; R - مقاومت بدنه یا متوسط، اهم؛ t - زمان جریان فعلی، s.

گرمایش مقاومتی را می توان با روش های تماسی و الکترودی انجام داد.

روش تماسبرای گرم کردن فلزات هم بر اساس اصل گرمایش الکتریکی مستقیم، به عنوان مثال در دستگاه های جوشکاری تماس الکتریکی و هم با اصل گرمایش الکتریکی غیر مستقیم - در عناصر گرمایش استفاده می شود.

روش الکترودبرای گرم کردن مواد رسانای غیرفلزی و رسانه ها استفاده می شود: آب، شیر، خوراک آبدار، خاک، و غیره.

جریان الکتریکی که از مواد بین الکترودها عبور می کند، آن را گرم می کند. آب معمولی (غیر مقطر) جریان الکتریکی را هدایت می کند، زیرا همیشه حاوی مقدار معینی نمک، قلیایی یا اسید است که به یون هایی که حامل بارهای الکتریکی هستند، یعنی جریان الکتریکی، تجزیه می شوند. ماهیت هدایت الکتریکی شیر و سایر مایعات، خاک، خوراک ساکولنت و غیره مشابه است.

گرمایش مستقیم الکترود فقط بر روی آن انجام می شود جریان متناوباز آنجایی که جریان مستقیم باعث الکترولیز ماده گرم شده و خراب شدن آن می شود.

گرمایش الکتریکی با مقاومت پیدا شد کاربرد گستردهدر تولید به دلیل سادگی، قابلیت اطمینان، تطبیق پذیری و هزینه کم دستگاه های گرمایشی.

گرمایش قوس الکتریکی

در یک قوس الکتریکی که بین دو الکترود در یک محیط گازی رخ می دهد، انرژی الکتریکی به انرژی حرارتی تبدیل می شود.

برای شروع قوس، الکترودهای متصل به منبع برق به صورت لحظه ای لمس می شوند و سپس به آرامی از هم جدا می شوند. مقاومت تماس در لحظه پخش الکترودها به شدت توسط جریان عبوری از آن گرم می شود. الکترون های آزاد که دائماً در فلز حرکت می کنند، حرکت خود را با افزایش دما در نقطه تماس الکترودها تسریع می کنند.

با افزایش دما، سرعت الکترون های آزاد به قدری افزایش می یابد که از فلز الکترودها جدا شده و به هوا پرواز می کنند. با حرکت آنها با مولکول های هوا برخورد می کنند و آنها را به یون های دارای بار مثبت و منفی تقسیم می کنند. فضای هوایی بین الکترودها یونیزه می شود که رسانای الکتریکی می شود.

تحت تأثیر ولتاژ منبع، یون‌های مثبت به سمت قطب منفی (کاتد) و یون‌های منفی به قطب مثبت (آند) می‌روند و در نتیجه یک تخلیه طولانی - یک قوس الکتریکی، همراه با انتشار گرما ایجاد می‌کنند. دمای قوس در قسمت‌های مختلف آن یکسان نیست و برای الکترودهای فلزی: در کاتد - حدود 2400 درجه سانتیگراد، در آند - حدود 2600 درجه سانتیگراد، در مرکز قوس - حدود 6000 - 7000 درجه سانتیگراد است. .

گرمایش قوس الکتریکی مستقیم و غیر مستقیم وجود دارد.مبانی استفاده عملیگرمایش قوس الکتریکی مستقیم را در تاسیسات جوشکاری قوس الکتریکی پیدا می کند. در تاسیسات گرمایش غیر مستقیمقوس به عنوان استفاده می شود منبع قدرتمنداشعه مادون قرمز.

اگر یک قطعه فلز در یک میدان مغناطیسی متناوب قرار گیرد، متغیر e در آن القا می شود. d.s که تحت تأثیر آن جریان های گردابی در فلز ایجاد می شود. عبور این جریان ها در فلز باعث گرم شدن آن می شود. این روش حرارت دادن فلز را القایی می نامند. طراحی برخی از هیترهای القایی بر اساس استفاده از اثر سطحی و اثر مجاورتی است.

برای گرمایش القایی از جریان های صنعتی (50 هرتز) و فرکانس بالا (8-10 کیلوهرتز، 70-500 کیلوهرتز) استفاده می شود. گرمایش القایی بدنه های فلزی (قطعات، قطعات کار) بیشترین کاربرد را در مهندسی مکانیک و تعمیر تجهیزات و همچنین برای سخت کاری دارد. قطعات فلزی. از روش القایی نیز می توان برای گرم کردن آب، خاک، بتن و پاستوریزه کردن شیر استفاده کرد.

گرمایش دی الکتریک

ماهیت فیزیکی گرمایش دی الکتریک به شرح زیر است. در جامدات و مایعات با رسانایی الکتریکی ضعیف (دی الکتریک) که در یک میدان الکتریکی به سرعت متغیر قرار می گیرند، انرژی الکتریکی به انرژی حرارتی تبدیل می شود.

هر دی الکتریک حاوی بارهای الکتریکی است که توسط نیروهای بین مولکولی به هم متصل می شوند. این بارها در مقابل بارهای آزاد در مواد رسانا محدود نامیده می شوند. تحت تأثیر میدان الکتریکی، بارهای محدود در جهت میدان جهت یا جابجا می شوند. جابجایی بارهای محدود تحت تأثیر میدان الکتریکی خارجی را پلاریزاسیون می گویند.

در متغیر میدان الکتریکیحرکت مداوم بارها و در نتیجه مولکول های مرتبط با آنها توسط نیروهای بین مولکولی وجود دارد. انرژی صرف شده توسط منبع برای قطبی کردن مولکول های مواد نارسانا به صورت گرما آزاد می شود. برخی از مواد نارسانا حاوی مقدار کمی بارهای آزاد هستند که تحت تأثیر میدان الکتریکی، جریان رسانایی ناچیزی ایجاد می کند که به آزاد شدن کمک می کند. گرمای اضافیدر مواد

در حین گرمایش دی الکتریک، ماده ای که قرار است گرم شود بین الکترودهای فلزی - صفحات خازن قرار می گیرد، که ولتاژ فرکانس بالا (0.5 - 20 مگاهرتز و بالاتر) از یک ژنراتور فرکانس بالا ویژه تامین می شود. نصب برای گرمایش دی الکتریک شامل یک ژنراتور لامپ فرکانس بالا، یک ترانسفورماتور قدرت و یک دستگاه خشک کن با الکترود است.

گرمایش دی الکتریک با فرکانس بالا یک روش گرمایشی امیدوارکننده است و عمدتاً برای خشک کردن و عملیات حرارتی چوب، کاغذ، غذا و خوراک (خشک کردن غلات، سبزیجات و میوه‌ها)، پاستوریزه کردن و استریل کردن شیر و غیره استفاده می‌شود.

گرمایش پرتوی الکترونی (الکترونیکی).

هنگامی که یک جریان الکترون (پرتو الکترونی) که در یک میدان الکتریکی شتاب می گیرد، با یک جسم گرم برخورد می کند، انرژی الکتریکی به انرژی گرمایی تبدیل می شود. یکی از ویژگی های گرمایش الکترونیکی است تراکم بالاغلظت انرژی به میزان 5x10 8 kW/cm2، که چندین هزار برابر بیشتر از گرمایش قوس الکتریکی است. گرمایش الکترونیکی در صنعت برای جوشکاری قطعات بسیار ریز و ذوب فلزات فوق خالص استفاده می شود.

علاوه بر روش های در نظر گرفته شده گرمایش الکتریکی، در تولید و زندگی روزمره نیز استفاده می شود. گرمایش مادون قرمز(تابش).

حرارت دادن فلزات و آلیاژها یا برای کاهش مقاومت آنها در برابر تغییر شکل پلاستیک (یعنی قبل از آهنگری یا نورد)، یا برای تغییر ساختار کریستالی تحت تأثیر دماهای بالا (عملیات حرارتی) انجام می شود. در هر یک از این موارد، شرایط فرآیند گرمایش تاثیر بسزایی در کیفیت محصول نهایی دارد.

وظایفی که باید حل شوند ویژگی های اصلی فرآیند گرمایش را از پیش تعیین می کنند: دما، یکنواختی و مدت.

دمای گرمایش معمولاً به دمای نهایی سطح فلز گفته می شود که مطابق با الزامات فناوری می توان آن را از کوره خارج کرد. دمای حرارت دهی بستگی به ترکیب شیمیایی (درجه) آلیاژ و هدف گرمایش دارد.

هنگامی که قبل از عملیات تحت فشار گرم می شود، دمایی که در آن قطعات کار از کوره خارج می شوند باید بسیار بالا باشد، زیرا این به کاهش مقاومت در برابر تغییر شکل پلاستیک کمک می کند و منجر به کاهش مصرف انرژی برای پردازش، افزایش بهره وری نورد می شود. و تجهیزات آهنگری و افزایش عمر مفید آن.

با این حال، یک حد بالایی برای دمای گرمایش وجود دارد، زیرا با رشد دانه، پدیده گرم شدن بیش از حد و فرسودگی، و همچنین تسریع اکسیداسیون فلز محدود می شود. در طول حرارت دادن اکثر آلیاژها، با رسیدن به نقطه ای که 30 تا 100 درجه سانتیگراد زیر خط جامدوس در نمودار فاز آنها قرار دارد، به دلیل جداسازی و اجزاء غیرفلزی، یک فاز مایع در مرز دانه ظاهر می شود. این منجر به تضعیف اتصال مکانیکی بین دانه ها و اکسیداسیون شدید در مرزهای آنها می شود. چنین فلزی استحکام خود را از دست می دهد و در طی عملیات تحت فشار از بین می رود. این پدیده که سوزش بیش از حد نامیده می شود، حداکثر دمای گرمایش را محدود می کند. فلز سوخته با هیچ عملیات حرارتی بعدی قابل اصلاح نیست و فقط برای ذوب مجدد مناسب است.

گرمای بیش از حد فلز منجر به رشد بیش از حد دانه و در نتیجه خراب شدن می شود ویژگی های مکانیکی. بنابراین، نورد باید در دمایی کمتر از دمای بیش از حد گرم شود. فلز بیش از حد گرم شده را می توان با آنیل کردن یا نرمال کردن اصلاح کرد.

کمترین حد دمای گرمایش بر اساس دمای مجاز در پایان عملیات فشار، با در نظر گرفتن تمام تلفات حرارتی از قطعه کار در محیطو آزاد شدن گرما درون آن در اثر تغییر شکل پلاستیک. بنابراین، برای هر آلیاژ و برای هر نوع شکل دهی، محدوده دمایی مشخصی در بالا و پایین آن وجود دارد که قطعه کار نباید گرم شود. این اطلاعات در کتب مرجع مربوطه ارائه شده است.

مسئله دمای گرمایش به ویژه برای چنین آلیاژهای پیچیده ای مانند فولادهای پر آلیاژ که در طی عملیات تحت فشار مقاومت زیادی در برابر تغییر شکل پلاستیک از خود نشان می دهند و در عین حال مستعد گرم شدن بیش از حد و فرسودگی هستند بسیار مهم است. این عوامل محدوده باریک‌تری از دماهای گرمایش فولادهای پر آلیاژ را در مقایسه با فولادهای کربنی تعیین می‌کنند.

روی میز 21-1 داده هایی را برای برخی از فولادها در حداکثر ارائه می دهد دمای مجازگرمایش آنها قبل از عملیات تحت فشار و دمای فرسودگی.

در طی عملیات حرارتی، دمای گرمایش تنها به نیازهای تکنولوژیکی بستگی دارد، یعنی به نوع عملیات حرارتی و حالت آن که توسط ساختار و ساختار آلیاژ تعیین می شود.

یکنواختی گرمایشبا بزرگی اختلاف دما بین سطح و مرکز (زیرا این معمولاً بزرگترین اختلاف است) قطعه کار هنگام رها شدن از کوره تعیین می شود:

∆T con = T con pov - T con c. این نشانگر همچنین بسیار مهم است، زیرا اختلاف دمای بیش از حد در سطح مقطع قطعه کار هنگام گرم شدن قبل از عملیات فشاری می تواند باعث تغییر شکل ناهموار شود و هنگامی که برای عملیات حرارتی گرم می شود، منجر به ناقص شدن دگرگونی های مورد نیاز در کل ضخامت قطعه می شود. فلز، یعنی در هر دو مورد - محصولات نهایی را دچار نقص می کند. در عین حال، فرآیند یکسان سازی دما در سطح مقطع فلز نیاز به قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در درجه حرارت بالاسطوح

با این حال، حرارت یکنواخت کامل فلز قبل از عملیات تحت فشار لازم نیست، زیرا در طول حمل و نقل آن از کوره به آسیاب یا پرس و نورد ( آهنگری)، یکسان سازی دما به طور اجتناب ناپذیری در سطح مقطع شمش ها و بیلت ها رخ می دهد. انتشار گرما به محیط از سطح آنها و هدایت حرارتی به فلز. بر این اساس، اختلاف دمای مجاز در سطح مقطع معمولاً طبق داده های عملی در حین گرمایش قبل از عملیات فشار در محدوده های زیر گرفته می شود: برای فولادهای پر آلیاژ ∆ T con= 100δ; برای تمام گریدهای فولادی Δ T con= 200δ در δ<0,1 м и ∆T con= 300δ در δ > 0.2 متر در اینجا δ ضخامت گرم شده فلز است.

در همه موارد، اختلاف دما در ضخامت قطعه کار در پایان گرمایش آن قبل از نورد یا آهنگری نباید از 50 درجه سانتیگراد و در هنگام گرم کردن برای عملیات حرارتی، بدون توجه به ضخامت محصول، 20 درجه سانتیگراد تجاوز کند. هنگام گرم کردن شمش های بزرگ، اجازه آزاد کردن آنها از کوره در Δ است T con <100 °С.

یکی دیگر از وظایف مهم فناوری گرمایش فلز، اطمینان از توزیع یکنواخت دما در کل سطح قطعات کار یا محصولات تا زمان تخلیه آنها از کوره است. ضرورت عملی این الزام بدیهی است، زیرا با گرمایش ناهموار قابل توجه بر روی سطح فلز (حتی زمانی که اختلاف دمای مورد نیاز در ضخامت حاصل می شود)، عیوب مانند مشخصات ناهموار محصول نورد نهایی یا خواص مکانیکی متفاوت محصول تحت عملیات حرارتی اجتناب ناپذیر است.

اطمینان از یکنواختی دما در سطح فلز گرم شده از طریق انتخاب صحیح کوره برای گرم کردن نوع خاصی از قطعه کار یا محصول و قرار دادن مناسب وسایل مولد حرارت در آن و ایجاد میدان دمایی لازم در فضای کار کوره، موقعیت نسبی قطعات کار و غیره

مدت زمان گرمایشدمای نهایی نیز مهمترین شاخص است، زیرا بهره وری کوره و ابعاد آن به آن بستگی دارد. در عین حال، مدت زمان گرمایش تا یک دمای معین، نرخ گرمایش را تعیین می کند، یعنی تغییر دما در نقطه ای از بدن گرم شده در واحد زمان. به طور معمول، نرخ گرمایش با پیشرفت فرآیند تغییر می کند، و بنابراین بین نرخ گرمایش در یک نقطه خاص از زمان و متوسط ​​نرخ گرمایش در بازه زمانی مورد بررسی تمایز قائل می شود.

هرچه گرمایش سریعتر انجام شود (یعنی نرخ گرمایش بیشتر باشد)، آشکارا بهره وری کوره بالاتر است، همه چیزهای دیگر برابر هستند. با این حال، در تعدادی از موارد، نرخ گرمایش را نمی توان به اندازه دلخواه انتخاب کرد، حتی اگر شرایط انتقال حرارت خارجی اجازه وقوع آن را بدهد. این به دلیل محدودیت های خاصی است که توسط شرایط فرآیندهایی که همراه با گرمایش فلز در کوره ها اعمال می شود و در زیر مورد بحث قرار می گیرد.

فرآیندهایی که هنگام گرم شدن فلز رخ می دهد.هنگامی که فلز گرم می شود، آنتالپی آن تغییر می کند و از آنجایی که در بیشتر موارد حرارت به سطح شمش ها و قطعات کار می رسد، دمای خارجی آنها بیشتر از دمای لایه های داخلی است. در نتیجه انبساط حرارتی قسمت های مختلف یک جامد به مقدار متفاوت، تنش هایی به وجود می آید که حرارتی نامیده می شود.

گروه دیگری از پدیده ها با فرآیندهای شیمیایی روی سطح فلز در هنگام گرم شدن همراه است. سطح فلز که در دمای بالا قرار دارد با محیط (یعنی محصولات احتراق یا هوا) در تعامل است و در نتیجه لایه ای از اکسید روی آن تشکیل می شود. اگر هر یک از عناصر آلیاژ با محیط اطراف فلز برای تشکیل فاز گاز تعامل داشته باشد، سطح از این عناصر تهی می شود. به عنوان مثال، اکسیداسیون کربن در فولاد هنگام گرم شدن در کوره باعث کربن زدایی سطح می شود.

استرس حرارتی

همانطور که در بالا اشاره شد، در مقطع شمش ها و بیلت ها، هنگام گرم شدن، توزیع دمایی ناهموار رخ می دهد و در نتیجه قسمت های مختلف بدن تمایل به تغییر اندازه به درجات مختلف دارند. از آنجایی که در یک جامد بین تمام قطعات جداگانه آن اتصالات وجود دارد، نمی توان آنها را به طور مستقل مطابق با دمایی که در آن گرم می شود تغییر شکل داد. در نتیجه تنش های حرارتی به دلیل اختلاف دما ایجاد می شود. لایه‌های بیرونی و گرم‌تر تمایل به انبساط دارند و بنابراین در حالت فشرده هستند. لایه های داخلی و سردتر در معرض نیروهای کششی هستند. اگر این تنش ها از حد الاستیک فلز گرم شده تجاوز نکند، با یکسان شدن دما در سطح مقطع، تنش های حرارتی ناپدید می شوند.

تمام فلزات و آلیاژها تا دمای معین خاصیت ارتجاعی دارند (به عنوان مثال اکثر فولادها تا دمای 450-500 درجه سانتیگراد). بالاتر از این دمای معین، فلزات به حالت پلاستیکی در می آیند و تنش های حرارتی ایجاد شده در آنها باعث تغییر شکل پلاستیک می شود و از بین می رود. در نتیجه، تنش های دمایی باید در هنگام گرم کردن و خنک کردن فولاد فقط در محدوده دمایی از دمای اتاق تا نقطه انتقال یک فلز یا آلیاژ معین از حالت ارتجاعی به پلاستیک در نظر گرفته شود. چنین تنش هایی ناپدید یا موقت نامیده می شوند.

علاوه بر تنش های موقتی، تنش های دمایی باقیمانده نیز وجود دارد که در هنگام گرم شدن، خطر تخریب را افزایش می دهد. این تنش ها در صورتی ایجاد می شوند که شمش یا قطعه کار قبلاً تحت گرما و سرمایش قرار گرفته باشد. هنگام خنک شدن، لایه های بیرونی فلز (سردتر) زودتر به دمای انتقال از حالت پلاستیکی به حالت کشسان می رسند. با سرد شدن بیشتر، لایه های داخلی در معرض نیروهای کششی قرار می گیرند که به دلیل شکل پذیری کم فلز سرد از بین نمی روند. اگر این شمش یا شمش دوباره گرم شود، تنش های موقتی که در آنها ایجاد می شود، با همان علامت بر روی باقیمانده ها قرار می گیرد که خطر ترک و پارگی را تشدید می کند.

علاوه بر تنش‌های دمایی موقت و پسماند، تنش‌های ناشی از تغییرات ساختاری در حجم نیز در هنگام گرم کردن و سرد کردن آلیاژها ایجاد می‌شوند. اما از آنجایی که این پدیده ها معمولاً در دماهایی بیش از مرز انتقال از حالت ارتجاعی به پلاستیک رخ می دهند، تنش های ساختاری به دلیل حالت پلاستیکی فلز از بین می روند.

رابطه بین کرنش ها و تنش ها توسط قانون هوک ایجاد می شود

σ= ( T av -T)

که β ضریب انبساط خطی است. میانگین T- دمای متوسط ​​بدن؛ تی- درجه حرارت در بخش معینی از بدن؛ E- مدول الاستیسیته (برای بسیاری از گریدهای فولادی مقدار Eاز (18÷22) کاهش می یابد. 10 4 مگاپاسکال تا (14÷17) . 10 4 مگاپاسکال با افزایش دما از دمای اتاق به 500 درجه سانتیگراد. σ -- ولتاژ; v - نسبت پواسون (برای فولاد v ≈ 0.3).

جالب توجه عملی، یافتن حداکثر اختلاف دمای مجاز در سطح مقطع بدنه ΔT add = T سطح - T قیمت است. خطرناک ترین در این مورد تنش های کششی است، بنابراین هنگام محاسبه اختلاف دمای مجاز باید آنها را در نظر گرفت. به عنوان یک مشخصه استحکام، مقدار مقاومت کششی آلیاژ σv باید در نظر گرفته شود.

سپس، با استفاده از راه حل هایی برای مسائل هدایت گرما (به فصل 16 مراجعه کنید) و اعمال عبارت (21-1) بر آنها، برای حالت منظم از نوع دوم، به ویژه می توان به دست آورد:

برای صفحه بی پایان گرم شده به طور یکنواخت و متقارن

∆تیاضافی = 1.5 (1 - v) σ در /();

برای یک سیلندر بی پایان گرم شده یکنواخت و متقارن

∆تیاضافی = 2 (1 - v) σ در /().

اختلاف دمای مجاز که با استفاده از فرمول های (21-2) و (21-3) یافت می شود، به اندازه بدن و ویژگی های ترموفیزیکی آن بستگی ندارد. ابعاد بدنه تأثیر غیرمستقیم بر مقدار ∆ دارد تیعلاوه بر این، زیرا تنش های پسماند در اجسام بزرگتر بیشتر است.

اکسیداسیون و کربن زدایی سطح هنگام گرم شدن.اکسیداسیون شمش ها و بیلت ها هنگام گرم شدن در کوره ها یک پدیده بسیار نامطلوب است، زیرا منجر به اتلاف غیر قابل برگشت فلز می شود. این منجر به خسارات اقتصادی بسیار بزرگی می شود که به ویژه اگر هزینه تلفات فلز در طول اکسیداسیون را با سایر هزینه های پردازش مقایسه کنیم، آشکار می شود. بنابراین، برای مثال، هنگام گرم کردن شمش های فولادی در چاه های گرمایش، هزینه فلز از دست رفته با رسوب معمولا بیشتر از هزینه سوخت صرف شده برای گرم کردن این فلز و هزینه برق صرف شده برای نورد آن است. هنگام گرم کردن بیلت ها در کوره های کارگاه های نورد طولانی، تلفات ناشی از مقیاس تا حدودی کمتر است، اما هنوز هم بسیار بزرگ هستند و از نظر هزینه با هزینه سوخت قابل مقایسه هستند. از آنجایی که در مسیر شمش تا محصول نهایی، فلز معمولاً چندین بار در کوره های مختلف گرم می شود، تلفات ناشی از اکسیداسیون بسیار قابل توجه است. علاوه بر این، سختی بالاتر اکسیدها نسبت به فلز منجر به افزایش سایش ابزار و افزایش درصد عیوب در هنگام آهنگری و نورد می شود.

رسانایی حرارتی لایه اکسید تشکیل شده بر روی سطح، که کمتر از فلز است، زمان گرمایش را در کوره ها افزایش می دهد، که منجر به کاهش بهره وری آنها می شود، همه چیزهای دیگر یکسان هستند، و اکسیدهای در حال فروپاشی باعث ایجاد سرباره در کوره می شوند. کف کوره، کار را با مشکل مواجه کرده و باعث افزایش مصرف مواد نسوز می شود.

ظاهر مقیاس همچنین اندازه گیری دقیق دمای سطح فلز را که توسط فناوران تنظیم شده است غیرممکن می کند که کنترل رژیم حرارتی کوره را پیچیده می کند.

برهمکنش فوق الذکر با محیط گازی در کوره هر عنصر آلیاژی برای فولاد اهمیت عملی دارد. کاهش محتوای کربن در آن باعث کاهش سختی و استحکام کششی می شود. برای به دست آوردن خواص مکانیکی مشخص شده محصول، لازم است لایه کربن زدایی شده (به 2 میلی متر) حذف شود که پیچیدگی پردازش را به طور کلی افزایش می دهد. کربن زدایی آن دسته از محصولاتی که متعاقباً تحت عملیات حرارتی سطحی قرار می گیرند به ویژه غیرقابل قبول است.

فرآیندهای اکسیداسیون آلیاژ به عنوان یک کل و ناخالصی های جداگانه آن هنگام گرم شدن در کوره ها باید با هم در نظر گرفته شوند، زیرا آنها ارتباط نزدیکی با یکدیگر دارند. به عنوان مثال، بر اساس داده های تجربی، زمانی که فولاد تا دمای 1100 درجه سانتیگراد و بالاتر در اتمسفر کوره معمولی گرم می شود، اکسیداسیون سریعتر از کربن زدایی سطحی اتفاق می افتد و مقیاس حاصل نقش یک لایه محافظ را ایفا می کند که از کربن زدایی جلوگیری می کند. در دماهای پایین تر، اکسیداسیون بسیاری از فولادها (حتی در یک محیط شدیداً اکسید کننده) کندتر از کربن زدایی است. بنابراین، فولادی که تا دمای 700-1000 درجه سانتیگراد گرم می شود، می تواند سطح کربن زدایی داشته باشد. این به ویژه خطرناک است زیرا محدوده دمایی 700-1000 درجه سانتیگراد برای عملیات حرارتی معمول است.

اکسیداسیون فلزاتاکسیداسیون آلیاژها فرآیند برهمکنش گازهای اکسید کننده با عناصر پایه و آلیاژی آنهاست. این فرآیند نه تنها با سرعت واکنش های شیمیایی، بلکه با الگوهای تشکیل فیلم اکسید نیز تعیین می شود، که با رشد آن، سطح فلز را از اثرات گازهای اکسید کننده جدا می کند. بنابراین، سرعت رشد لایه اکسید نه تنها به روند فرآیند شیمیایی اکسیداسیون فولاد بستگی دارد، بلکه به شرایط حرکت یون‌های فلزی (از لایه‌های فلزی و داخلی اکسیدها به لایه‌های خارجی) و اتم‌های اکسیژن نیز بستگی دارد. (از سطح به لایه های داخلی)، یعنی در شرایط جریان فرآیند فیزیکی انتشار دو طرفه.

مکانیسم انتشار تشکیل اکسیدهای آهن که توسط V.I Arkarov به تفصیل مورد مطالعه قرار گرفته است، ساختار سه لایه لایه مقیاس تشکیل شده هنگام گرم شدن فولاد در یک محیط اکسید کننده را تعیین می کند. لایه داخلی (در مجاورت فلز) دارای بیشترین میزان آهن است و عمدتاً از FeO (ووستیت) تشکیل شده است: Fe B V 2 0 2 C| FeCX نقطه ذوب ووستیت 1317 درجه سانتیگراد است. لایه میانی - مگنتیت Fe 3 0 4، که دارای نقطه ذوب 1565 درجه سانتیگراد است، در طی اکسیداسیون بعدی ووستیت تشکیل می شود: 3FeO C 1 / 2 0 2 ift Fe s 0 4. این لایه حاوی آهن کمتری است و در مقایسه با لایه داخلی با اکسیژن غنی شده است، البته نه به اندازه هماتیت غنی از اکسیژن Fe 2 0 8 (نقطه ذوب 1538 درجه سانتیگراد): 2Fe 3 0 4 -f V 2 0 2 - C 3Fe 2 O s. ترکیب هر لایه در سطح مقطع ثابت نیست، اما به تدریج به دلیل ناخالصی های بیشتر (نزدیک به سطح) یا کمتر (نزدیک به فلز) اکسیدهای غنی از اکسیژن تغییر می کند.

گاز اکسید کننده هنگام گرم شدن در کوره ها نه تنها اکسیژن آزاد است، بلکه اکسیژن متصل است که بخشی از محصولات احتراق کامل سوخت است: CO 2 H 2 0 و S0 2. این گازها مانند O 2 در مقابل گازهای کاهنده اکسیداتیو نامیده می شوند: CO، H 2 و CH 4 که در نتیجه احتراق ناقص سوخت تشکیل می شوند. جو در اکثر کوره های سوخت مخلوطی از N 2، C0 2، H 2 0 و S0 2 با مقدار کمی اکسیژن آزاد است. وجود مقدار زیادی گازهای کاهنده در کوره نشان دهنده احتراق ناقص و مصرف غیرقابل قبول سوخت است. بنابراین، جو کوره های سوخت معمولی همیشه یک ویژگی اکسید کننده دارد.

توانایی اکسیداسیون و کاهش همه گازهای ذکر شده در رابطه با فلز به غلظت آنها در اتمسفر کوره و دمای سطح فلز بستگی دارد. قوی ترین عامل اکسید کننده O2 و پس از آن H2O است و CO2 ضعیف ترین اثر اکسید کننده را دارد. افزایش نسبت گاز خنثی در جو کوره باعث کاهش سرعت اکسیداسیون می شود که تا حد زیادی به محتوای H 2 O و SO 2 در جو کوره بستگی دارد. وجود مقادیر بسیار کم SO 2 در گازهای کوره به شدت سرعت اکسیداسیون را افزایش می دهد، زیرا ترکیبات کم ذوب اکسیدها و سولفیدها بر روی سطح آلیاژ تشکیل می شوند. همانطور که برای H2S، این ترکیب ممکن است در یک اتمسفر کاهنده وجود داشته باشد و اثر آن بر فلز (همراه با SO2) منجر به افزایش محتوای گوگرد در لایه سطحی می شود. در این حالت، کیفیت فلز بسیار بدتر می‌شود و گوگرد تأثیر مضر خاصی بر فولادهای آلیاژی دارد، زیرا آنها آن را به میزان بیشتری نسبت به فولادهای کربنی ساده جذب می‌کنند و نیکل یک یوتکتیک کم ذوب با گوگرد را تشکیل می‌دهد.

ضخامت لایه اکسیدهای حاصل بر روی سطح فلز نه تنها به جوی که فلز در آن گرم می شود، بلکه به تعدادی از عوامل دیگر بستگی دارد که در درجه اول شامل دما و مدت گرم شدن می شود. هر چه دمای سطح فلز بیشتر باشد، سرعت اکسیداسیون آن نیز بیشتر می شود. با این حال، مشخص شده است که سرعت رشد لایه اکسیدی پس از رسیدن به دمای مشخصی سریعتر افزایش می یابد. بنابراین اکسیداسیون فولاد در دماهای تا 600 درجه سانتیگراد با سرعت نسبتاً پایینی اتفاق می افتد و در دمای بالاتر از 800-900 درجه سانتیگراد سرعت رشد لایه اکسید به شدت افزایش می یابد. اگر نرخ اکسیداسیون را در 900 درجه سانتیگراد یک در نظر بگیریم، در 950 درجه سانتیگراد 1.25، در 1000 درجه سانتیگراد - 2 و در 1300 - 7 خواهد بود.

مدت زمانی که فلز در کوره باقی می ماند تأثیر بسیار زیادی بر میزان اکسیدهای تشکیل شده دارد. افزایش مدت زمان حرارت دهی به دمای معین منجر به رشد لایه اکسید می شود، اگرچه سرعت اکسیداسیون با گذشت زمان به دلیل ضخیم شدن لایه حاصل و در نتیجه کاهش چگالی شار انتشار یون های آهن و اکسیژن کاهش می یابد. اتم ها از طریق آن مشخص شده است که اگر ضخامت لایه اکسید شده δ1 در زمان گرمایش باشد t 1سپس در زمان گرم شدن t 2تا همان دما، ضخامت لایه اکسید شده برابر با:

δ2 = δ1/( t 1/t 2) 1/2 .

مدت زمان گرم کردن فلز تا دمای معین را می توان کاهش داد، به ویژه در نتیجه افزایش دما در محفظه کار کوره، که منجر به انتقال حرارت خارجی شدیدتر می شود و در نتیجه به کاهش ضخامت کمک می کند. لایه اکسید شده

مشخص شده است که عوامل مؤثر بر شدت انتشار اکسیژن به سطح فلز گرم شده از جو کوره تأثیر قابل توجهی بر رشد لایه اکسید ندارند. این به این دلیل است که فرآیندهای انتشار در خود سطح سخت به کندی پیش می روند و تعیین کننده هستند. بنابراین، سرعت حرکت گاز عملاً هیچ تأثیری بر اکسیداسیون سطحی ندارد. با این حال، الگوی حرکت محصولات احتراق به طور کلی می تواند تأثیر قابل توجهی داشته باشد، زیرا گرمای بیش از حد موضعی فلز، ناشی از میدان دمایی ناهموار گازها در کوره (که می تواند ناشی از زاویه شیب بیش از حد زیاد باشد. مشعل ها، قرارگیری نادرست آنها در طول و ارتفاع کوره و غیره، ناگزیر منجر به اکسیداسیون شدید موضعی فلز می شود.

شرایط جابجایی قطعات کار گرم شده در داخل کوره ها و ترکیب آلیاژ گرم شده نیز تأثیر محسوسی بر سرعت اکسیداسیون آن دارد. بنابراین، هنگام جابجایی فلز در یک کوره، لایه برداری مکانیکی و جداسازی لایه اکسید حاصل می تواند رخ دهد، که به اکسیداسیون بعدی سریعتر مناطق محافظت نشده کمک می کند.

وجود عناصر آلیاژی خاص در آلیاژ (مثلاً برای فولاد کروم، نیکل، آل، سی و غیره) می تواند تشکیل یک لایه نازک و متراکم از اکسیدها را تضمین کند که به طور قابل اعتمادی از اکسیداسیون بعدی جلوگیری می کند. چنین فولادهایی مقاوم در برابر حرارت نامیده می شوند و در هنگام حرارت دادن مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون دارند. علاوه بر این، فولاد با محتوای کربن بالاتر نسبت به فولاد کم کربن کمتر در معرض اکسیداسیون است. این امر با این واقعیت توضیح داده می شود که در فولاد مقداری از آهن در حالت متصل به کربن است، به شکل کاربید آهن Fe 3 C. کربن موجود در فولاد، هنگامی که اکسید می شود، به اکسید کربن تبدیل می شود و به سطح پخش می شود و جلوگیری از اکسیداسیون آهن

کربن زدایی لایه سطحی فولاد. کربن زدایی فولاد در حین گرمایش در نتیجه برهمکنش گازها با کربن رخ می دهد که یا به صورت محلول جامد یا به صورت کاربید آهن Fe 8 C است. واکنش های کربن زدایی در نتیجه برهم کنش گازهای مختلف با کاربید آهن می تواند به صورت زیر عمل کند:

Fe 3 C + H 2 O = 3Fe + CO + H 2; 2Fe 3 C + O 2 = 6Fe + 2CO;

Fe 3 C + CO 2 = 3Fe + 2CO; Fe 3 C + 2H 2 = 3Fe + CH 4.

واکنش‌های مشابه زمانی رخ می‌دهد که این گازها با کربن در محلول جامد برهمکنش می‌کنند.

سرعت کربن زدایی عمدتاً توسط فرآیند انتشار دو طرفه تعیین می شود که تحت تأثیر اختلاف غلظت هر دو محیط رخ می دهد. از یک طرف گازهای کربن زدایی به لایه سطحی فولاد پخش می شوند و از طرف دیگر محصولات گازی حاصل در جهت مخالف حرکت می کنند. علاوه بر این، کربن از لایه های داخلی فلز به لایه کربن زدایی شده سطحی حرکت می کند. هم ثابت سرعت واکنش های شیمیایی و هم ضرایب انتشار با افزایش دما افزایش می یابد. بنابراین، عمق لایه کربن زدایی شده با افزایش دمای حرارت افزایش می یابد. و از آنجایی که چگالی شار انتشار متناسب با تفاوت در غلظت اجزای پخش کننده است، عمق لایه کربن زدایی شده در مورد حرارت دادن فولاد پر کربن بیشتر از حرارت دادن فولاد کم کربن است. عناصر آلیاژی موجود در فولاد نیز در فرآیند کربنزدایی نقش دارند. بنابراین، کروم و منگنز ضریب انتشار کربن را کاهش می‌دهند، در حالی که کبالت، آلومینیوم و تنگستن آن را افزایش می‌دهند و به ترتیب از کربن زدایی فولاد جلوگیری می‌کنند. سیلیکون، نیکل و وانادیوم تأثیر قابل توجهی در دفع کربن ندارند.

گازهایی که اتمسفر کوره را تشکیل می دهند و باعث کربن زدایی می شوند عبارتند از H 2 0، CO 2، O 2 و H 2. H20 قوی ترین اثر کربن زدایی را روی فولاد دارد و H2 ضعیف ترین. در این حالت، توانایی کربن زدایی CO 2 با افزایش دما افزایش می یابد و توانایی کربن زدایی H 2 خشک کاهش می یابد. هیدروژن در مجاورت بخار آب یک اثر کربن زدایی بسیار قوی بر روی لایه سطحی فولاد دارد.

محافظت از فولاد در برابر اکسیداسیون و کربن زداییاثرات مضر اکسیداسیون و کربن زدایی فلز در حین حرارت دادن بر کیفیت آن نیازمند اتخاذ تدابیری برای جلوگیری از این پدیده ها است. کامل ترین محافظت از سطح شمش ها، بیلت ها و قطعات در کوره هایی حاصل می شود که در آن قرار گرفتن در معرض گازهای اکسید کننده و کربن زدایی ممنوع است. این کوره ها شامل حمام نمک و فلز و همچنین کوره هایی است که در آنها گرمایش در یک فضای کنترل شده انجام می شود. در این نوع کوره ها یا فلز گرم شده از گازها جدا می شود که معمولاً با یک صدا خفه کن مخصوص بسته می شود و یا خود شعله در داخل لوله های به اصطلاح تابشی قرار می گیرد که گرمای حاصل از آن بدون تماس به فلز گرم شده منتقل می شود. با گازهای اکسید کننده و کربن زدایی فضای کار چنین کوره هایی با اتمسفرهای خاصی پر شده است که ترکیب آن بسته به فناوری گرمایش و درجه آلیاژ انتخاب می شود. اتمسفرهای حفاظتی به طور جداگانه در تاسیسات ویژه تهیه می شوند.

همچنین یک روش شناخته شده برای ایجاد یک جو ضعیف اکسید کننده به طور مستقیم در فضای کار کوره ها، بدون خفه کردن فلز یا شعله وجود دارد. این به دلیل احتراق ناقص سوخت (با ضریب مصرف هوا 0.5-0.55) به دست می آید. ترکیب محصولات احتراق شامل CO و H به همراه محصولات احتراق کامل CO 2 و H 2 O است. اگر نسبت CO / C02 و H 2 / H 2 O کمتر از 1.3 نباشد، فلز گرم می شود. در چنین محیطی تقریباً بدون اکسیداسیون سطح آن رخ می دهد.

کاهش اکسیداسیون سطح فلز هنگام گرم کردن آن در کوره های سوخت شعله باز (که اکثریت ناوگان کوره کارخانه های متالورژی و ماشین سازی را تشکیل می دهند) نیز می تواند با کاهش مدت زمان ماندگاری آن در دمای سطح بالا حاصل شود. . این با انتخاب منطقی ترین حالت گرمایش برای فلز در کوره به دست می آید.

محاسبات گرمایش فلز در کوره ها برای تعیین میدان دمایی شمش، بیلت یا محصول نهایی، بر اساس شرایط دیکته شده توسط هدف تکنولوژیکی گرمایش انجام می شود. در این مورد، محدودیت های اعمال شده توسط فرآیندهای رخ داده در طول گرمایش و همچنین قوانین حالت گرمایش انتخاب شده در نظر گرفته می شود. مشکل تعیین زمان گرمایش تا یک دمای معین اغلب در نظر گرفته می شود، مشروط بر اینکه یکنواختی مورد نیاز با پایان ماندن آن در کوره تضمین شود (این مورد در مورد اجسام عظیم). در این حالت، تغییرات دمای محیط گرمایش معمولاً توسط قانون تنظیم می شود و بسته به درجه جرم حرارتی فلز، حالت گرمایش را انتخاب می کند. برای تعیین درجه جرم حرارتی و برای محاسبه بعدی گرمایش، مسئله ضخامت گرم شده شمش یا قطعه کار بسیار مهم است.