Nagrzewanie wsadu i kontrola temperatury
MEC.02. Wykonywanie i naprawa wyrobów kowalskich - Kowal 722101
Urządzenia grzewcze
PLANSZA INTERAKTYWNA
Piece gazowe (gaz ziemny, gaz koksowniczy, gaz czadnicowy): piece obrotowe (oczkowe), piece szczelinowe, piece komorowe (przepychowe i z obrotowym trzonem), do bezzgorzelinowego nagrzewania,
Piece elektryczne: nagrzewarki oporowe, nagrzewarki indukcyjne, piece oporowe,
Piece na paliwo ciekłe (olej opałowy, mazut): komorowe, przepychowe, obrotowe (karuzelowe).
Do nagrzewania metali stosuje się piece elektryczne i paliwowe. Pierwszy typ pieców stosuje się głównie do nagrzewania metali nieżelaznych. Do nagrzewania stali stosuje się głównie piece opalane gazem lub paliwem ciekłym.
Z kolei nagrzewanie w piecach elektrycznych zapewnia dużą szybkość nagrzewania i bardziej równomierny niż w piecach paliwowych rozkład temperatury w całym przekroju materiału. Szybkie nagrzewanie materiału zabezpiecza przed nadmiernym utlenieniem jego powierzchni.
Urządzenia grzewcze
Opis alternatywny dotyczy planszy interaktywnej zatytułowanej „Urządzenia grzewcze”, na której przedstawiono trzy kategorie. Pierwsza z nich to piece płomieniowe z kategoriami oznaczonymi numerami od jeden do siedem, kolejna to piece elektryczne z podkategoriami od osiem do dziesięć oraz pojedyncza kategoria nagrzewanie w elektrolicie. Po kliknięciu każdego z numerków wyskakuje okienko z nazwą, nagraniem dźwiękowym tożsamym z opisem alternatywnym, podpisem oraz ewentualnymi grafikami pomocniczymi.
Numer jeden. Piece komorowe. Stosuje się je do nagrzewania dowolnych wyrobów do ok. stu pięćdziesięciu kilogramów. Nie posiadają dużej wydajności. Nagrzewanie materiału w piecach komorowych odbywa się głównie wskutek promieniowania, powoduje to nierównomierne nagrzewanie się materiału w jego przekroju. Powstająca różnica temperatur wywołuje w środku materiału naprężenie rozciągające, a w warstwie zewnętrznej ściskające. Zbyt szybkie nagrzewanie materiału (szczególnie stali stopowych), występujące przy dużej różnicy temperatur materiału i pieca, może doprowadzić do powstawania pęknięć. W czasie nagrzewania stali największe naprężenia powstają w temperaturach dwieście do czterysta stopni celsjusza. Stal w tych temperaturach ma niewielkie własności plastyczne i skłonna jest do pęknięć.
Numer dwa. Piece oczkowe. Stosuje się je do nagrzewania końców krótkich prętów, Mają one otwory dostosowane do kształtów i wielkości nagrzewanych prętów. Otwory te są wykonane w płytach szamotowych wmontowanych w ścianki pieca.
Numer trzy. Piece szczelinowe. Są przeznaczone do miejscowego nagrzewania prętów. Piec jest pozbawiony trzonu, a końce prętów umieszczonych w komorze pieca nie są podparte. Palnik opalany jest mazutem lub gazem, znajduje się pod prętami.
Numer cztery. Piece komorowo‑szczelinowe. Ich komora spalania jest jednocześnie przestrzenią wsadową. Piece te zamiast okna wsadowego mają szczelinę o wielkości dostosowanej do wymiarów prętów nagrzewanych.
Numer pięć. Piece przepychowe. Służą do nagrzewania wsadu o grubości od sześćdziecięciu do pięciuset lub od stu dwudziestu do dwustu pięćdziesięciu milimetrów. Piece te opalane są gazem, bez atmosfery ochronnej. Metal przesuwa się skokowo i nagrzewany jest w przeciwprądzie. Z rysunku widać, iż piec ten posiada trzy strefy.
Numer sześć. Piece pokroczne. Służą do nagrzewania cienkiego wsadu o grubości poniżej stu dwudziestu milimetrów. Zasada pracy pieca jest podobna do pieca przepychowego: wsad przesuwa się skokowo, ale nie przez przepychanie, lecz poprzez ruch mechanizmu podnoszącego.
Numer siedem. Piece wgłębne. Służą do nagrzewania dużych wlewków. Nagrzewane wlewki umieszcza się suwnicą w komorze pieca. Komora pieca położona jest poniżej poziomu hali. Wlewki nagrzewa się w pozycji stojącej.
Numer osiem. Piece oporowo‑elektryczne. Ich źródłem energii cieplnej są specjalne elementy grzewcze, nagrzewające się pod wpływem przepływającego przez nie prądu elektrycznego. Piece te stosuje się do nagrzewania dowolnych wyrobów do około stu pięćdziesięciu kilogramów. Nie posiadają dużej wydajności. Temperatura w zależności od konstrukcji od tysiąca stu do tysiąca sześciuset stopni Celsjusza.
Numer dziewięć. Nagrzewarki elektrokontaktowe. Zaprezentowane urządzenie nie jest zautomatyzowane. Operator ręcznie dostarcza i usuwa materiał, natomiast zaciskanie, zwalnianie zacisków i wyłączanie prądu są kontrolowane za pomocą pulpitu sterowania. Przedstawiony schemat tej nagrzewarki, której kolejne elementy to: zaciski pionowe, cylinder pneumatyczny, dźwignie, które służą do zamocowania materiału, przewód szynowy, kontakty zaciskowe, pulpit sterowania, transformator z przełącznikiem oraz materiał nagrzewany.
Numer dziesięć. Nagrzewarki indukcyjne. Prąd zmienny o dużej częstotliwości płynący w uzwojeniu wywołuje prądy wirowe w materiale. W przypadku nagrzewania indukcyjnego można z wielu powodów obniżyć koszty. Indukcyjne nagrzewnice do kucia można łatwo zautomatyzować i włączyć do produkcji seryjnej. Wymagają one niewiele miejsca w porównaniu z piecami gazowymi i gwarantują oszczędne zużycie energii. Ponadto procesy nagrzewania indukcyjnego powodują powstawanie znacznie mniejszej ilości zgorzeliny na powierzchni elementów (mniej niż pół procenta). Z jednej strony jest to zaleta ekonomiczna, ponieważ do matryc formujących dostaje się mniej zgorzeliny, co wydłuża ich żywotność. Z drugiej strony daje to korzyści w zakresie zasobów, ponieważ żaden materiał nie jest niepotrzebnie ogrzewany. Ponadto, ze względu na jednolitą temperaturę bloku i jednolitą mikrostrukturę, uzyskuje się lepsze formowanie i mniejszą ilość odpadów. W związku z tym, że instalacje indukcyjne można po prostu wyłączać w fazach przerw w produkcji, nie dochodzi do niepotrzebnego nagrzewania, a tym samym do przegrzewania. Indukcyjne instalacje nagrzewania bloków do kucia nie wymagają żadnych czasów nagrzewania. A ponieważ nie ma pozostałości po spalaniu, środowisko naturalne jest również mniej zanieczyszczane.
Numer jedenaście. Nagrzewanie w elektrolicie. Materiał zanurza się w wannie z elektrolitem (zazwyczaj chlorek baru z chlorkiem sodu). Metal jest katodą. Zaletą jest równomierne bez zgorzelowe nagrzewanie, łatwa kontrola parametrów. Wadą - mała trwałość elektrod, nie można nagrzewać prętów i blach w kręgach.