Podstawowe metody i sposoby zamiany energii elektrycznej na ciepło są klasyfikowane w następujący sposób. Istnieje bezpośrednie i pośrednie ogrzewanie elektryczne.

Na bezpośrednie ogrzewanie elektryczne, zamiana energii elektrycznej na energię cieplną następuje w wyniku przejścia prądu elektrycznego bezpośrednio przez nagrzany organizm lub medium (metal, woda, mleko, gleba itp.). Na pośrednie ogrzewanie elektryczne, prąd elektryczny przepływa przez specjalne urządzenie grzewcze (element grzejny), z którego ciepło jest przekazywane do ogrzanego ciała lub medium poprzez przewodzenie ciepła, konwekcję lub promieniowanie.

Istnieje kilka rodzajów konwersji energii elektrycznej na energię cieplną, które determinują: metody ogrzewania elektrycznego.

Przepływowi prądu elektrycznego przez przewodzące elektrycznie ciała stałe lub media płynne towarzyszy wydzielanie się ciepła. Zgodnie z prawem Joule-Lenza ilość ciepła Q \u003d I 2 Rt, gdzie Q jest ilością ciepła, J; Ja - silatoka, A; R jest oporem ciała lub medium, Ohm; t - aktualny czas przepływu, s.

Ogrzewanie oporowe można przeprowadzić metodami kontaktowymi i elektrodowymi.

metoda kontaktu Służy do nagrzewania metali zarówno na zasadzie bezpośredniego nagrzewania elektrycznego, np. w zgrzewarkach oporowych, jak i na zasadzie pośredniego nagrzewania elektrycznego - w elementach grzejnych.

Metoda elektrodowa służy do podgrzewania niemetalicznych materiałów i mediów przewodzących: woda, mleko, soczysta pasza, gleba itp. Podgrzewany materiał lub medium umieszcza się pomiędzy elektrodami, na które podawane jest napięcie przemienne.

Prąd elektryczny przepływający przez materiał między elektrodami ogrzewa go. Zwykła (niedestylowana) woda przewodzi prąd elektryczny, ponieważ zawsze zawiera pewną ilość soli, zasad lub kwasów, które dysocjują na jony będące nośnikami ładunków elektrycznych, czyli prąd elektryczny. Charakter przewodności elektrycznej mleka i innych płynów, gleby, soczystej paszy itp. jest podobny.

Bezpośrednie nagrzewanie elektrod odbywa się tylko na prądzie przemiennym, ponieważ prąd stały powoduje elektrolizę nagrzanego materiału i jego pogorszenie.

Elektryczne ogrzewanie oporowe znalazło szerokie zastosowanie w produkcji ze względu na swoją prostotę, niezawodność, uniwersalność oraz niski koszt urządzeń grzewczych.

Elektryczne ogrzewanie łukowe

W łuku elektrycznym, który występuje między dwiema elektrodami w medium gazowym, energia elektryczna jest przekształcana w energię cieplną.

Aby zapalić łuk, elektrody podłączone do źródła zasilania są dotykane przez chwilę, a następnie powoli się rozsuwają. Opór styku w momencie rozcieńczenia elektrod jest silnie nagrzewany przez przepływający przez niego prąd. Swobodne elektrony, stale poruszające się w metalu, wraz ze wzrostem temperatury w miejscu styku elektrod przyspieszają ich ruch.

Wraz ze wzrostem temperatury prędkość wolnych elektronów wzrasta tak bardzo, że odrywają się od metalu elektrod i wylatują w powietrze. Podczas ruchu zderzają się z cząsteczkami powietrza i dzielą je na jony naładowane dodatnio i ujemnie. Pomiędzy elektrodami następuje jonizacja przestrzeni powietrznej, która przewodzi prąd elektryczny.

Pod działaniem napięcia źródłowego jony dodatnie pędzą do bieguna ujemnego (katody), a jony ujemne - do bieguna dodatniego (anody), tworząc w ten sposób długie wyładowanie - łuk elektryczny, któremu towarzyszy wytwarzanie ciepła. Temperatura łuku nie jest taka sama w różnych jego częściach i dotyczy elektrod metalowych: na katodzie - około 2400 ° C, na anodzie - około 2600 ° C, w środku łuku - około 6000 - 7000 ° C .

Istnieją bezpośrednie i pośrednie elektryczne ogrzewanie łukowe. Główne praktyczne zastosowanie znajduje bezpośrednie nagrzewanie łukiem elektrycznym w instalacjach do spawania łukiem elektrycznym. W instalacjach ogrzewania pośredniego łuk jest wykorzystywany jako silne źródło promieni podczerwonych.

Jeśli kawałek metalu zostanie umieszczony w zmiennym polu magnetycznym, zostanie w nim zaindukowana zmienna e. d.s., pod działaniem którego w metalu powstaną prądy wirowe. Przejście tych prądów w metalu spowoduje jego podgrzanie. Ta metoda podgrzewania metalu nazywa się indukcją. Urządzenie niektórych nagrzewnic indukcyjnych opiera się na wykorzystaniu zjawiska efektu powierzchniowego i efektu zbliżeniowego.

Do nagrzewania indukcyjnego stosuje się prądy przemysłowe (50 Hz) i wysokiej częstotliwości (8-10 kHz, 70-500 kHz). Najbardziej rozpowszechnione jest nagrzewanie indukcyjne metalowych korpusów (części, półfabrykatów) w inżynierii mechanicznej i naprawie sprzętu, a także do hartowania części metalowych. Metodę indukcyjną można również stosować do podgrzewania wody, gleby, betonu i pasteryzacji mleka.

Ogrzewanie dielektryczne

Fizyczna istota ogrzewania dielektrycznego jest następująca. W ciałach stałych i ciekłych o słabej przewodności elektrycznej (dielektrykach) umieszczonych w szybko zmieniającym się polu elektrycznym energia elektryczna jest przekształcana w energię cieplną.

W każdym dielektryku znajdują się ładunki elektryczne związane siłami międzycząsteczkowymi. Opłaty te są nazywane związanymi, w przeciwieństwie do bezpłatnych opłat w materiałach przewodzących. Pod wpływem pola elektrycznego związane ładunki są zorientowane lub przesunięte w kierunku pola. Przemieszczenie związanych ładunków pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego nazywa się polaryzacją.

W zmiennym polu elektrycznym następuje ciągły ruch ładunków, a co za tym idzie cząsteczek związanych z nimi siłami międzycząsteczkowymi. Energia wydatkowana przez źródło na polaryzację cząsteczek materiałów nieprzewodzących jest uwalniana w postaci ciepła. W niektórych materiałach nieprzewodzących występuje niewielka ilość wolnych ładunków, które pod wpływem pola elektrycznego wytwarzają niewielką ilość prądu przewodzącego, co przyczynia się do uwolnienia dodatkowego ciepła w materiale.

Podczas nagrzewania dielektrycznego materiał do nagrzania umieszczany jest pomiędzy metalowymi elektrodami - płytami kondensatora, do których ze specjalnego generatora wysokiej częstotliwości doprowadzane jest napięcie o wysokiej częstotliwości (0,5 - 20 MHz i wyższe). Instalacja ogrzewania dielektrycznego składa się z generatora lampy wysokiej częstotliwości, transformatora mocy oraz suszarki z elektrodami.

Ogrzewanie dielektryczne wysokiej częstotliwości jest obiecującą metodą ogrzewania i jest stosowane głównie do suszenia i obróbki cieplnej drewna, papieru, żywności i pasz (suszenie ziarna, warzyw i owoców), pasteryzacji i sterylizacji mleka itp.

Ogrzewanie wiązką elektronów (elektroniczne)

Kiedy strumień elektronów (wiązka elektronów) przyspieszany w polu elektrycznym napotyka na ogrzane ciało, energia elektryczna zamieniana jest na energię cieplną. Cechą ogrzewania elektronicznego jest wysoka gęstość koncentracji energii, która wynosi 5x10 8 kW/cm2, która jest kilka tysięcy razy większa niż w przypadku elektrycznego ogrzewania łukowego. Ogrzewanie elektroniczne jest stosowane w przemyśle do spawania bardzo małych części oraz do wytopu metali ultraczystych.

Oprócz rozważanych metod ogrzewania elektrycznego jest stosowany w produkcji i życiu codziennym. ogrzewanie na podczerwień (napromieniowanie).

Proces hartowania stali pozwala na około 3-4 krotne zwiększenie twardości produktu. Wielu producentów przeprowadza podobny proces w czasie produkcji, ale w niektórych przypadkach trzeba go powtórzyć, ponieważ twardość stali lub innego stopu jest niska. Dlatego wielu zastanawia się, jak hartować metal w domu?

Metodologia

W celu przeprowadzenia prac przy hartowaniu stali należy wziąć pod uwagę, jak taki proces przebiega prawidłowo. Hartowanie to proces zwiększania twardości powierzchni żelaza lub stopu, polegający na podgrzaniu próbki do wysokiej temperatury, a następnie jej schłodzeniu. Pomimo tego, że na pierwszy rzut oka rozważany proces jest prosty, różne grupy metali różnią się osobliwą strukturą i właściwościami.

Obróbka cieplna w domu jest uzasadniona w następujących przypadkach:

1. W razie potrzeby utwardź materiał, na przykład na krawędzi tnącej. Przykładem jest hartowanie dłut i dłut.
2. W razie potrzeby zwiększ plastyczność przedmiotu. Często jest to konieczne w przypadku kucia na gorąco.

Profesjonalne hartowanie stali to kosztowny proces. Koszt 1 kg zwiększenia twardości powierzchni kosztuje około 200 rubli. Możliwe jest zorganizowanie hartowania stali w domu tylko z uwzględnieniem wszystkich cech zwiększania twardości powierzchni.

Funkcje procesu

Możliwe jest przeprowadzenie hartowania stali z uwzględnieniem następujących punktów:

1. Ogrzewanie musi być równomierne. Tylko w tym przypadku struktura materiału jest jednorodna.
2. Nagrzewanie stali powinno odbywać się bez powstawania czarnych lub niebieskich plam, co wskazuje na silne przegrzanie powierzchni.
3. Próbki nie wolno podgrzewać do stanu ekstremalnego, ponieważ zmiany w strukturze będą nieodwracalne.
4. Jasnoczerwony kolor metalu wskazuje na poprawność nagrzewania stali.
5. Chłodzenie musi być również prowadzone równomiernie, do czego używana jest kąpiel wodna.

Wyposażenie i cechy procesu

Do ogrzewania powierzchni często używa się specjalnego sprzętu. Wynika to z faktu, że podgrzanie stali do temperatury topnienia jest dość trudne. W domu często używany jest następujący sprzęt:

1. piec elektryczny;
2. lampa lutownicza;
3. piec termiczny;
4. duże ognisko, które jest zbudowane wokół, aby przekierować ciepło.

Przy wyborze źródła ciepła należy wziąć pod uwagę fakt, że część musi być całkowicie umieszczona w piecu lub ogniu, na którym odbywa się ogrzewanie. Prawidłowy będzie wybór sprzętu również zgodnie z rodzajem metalu, który będzie przetwarzany. Im wyższa wytrzymałość struktury, tym bardziej stop jest podgrzewany w celu nadania plastyczności.

W przypadku konieczności hartowania tylko części części stosuje się hartowanie strumieniowe. Zapewnia, że ​​strumień zimnej wody uderza tylko w określoną część.

Do chłodzenia stali często używa się wanny z wodą lub beczki, a także wiadra. Ważne jest, aby wziąć pod uwagę fakt, że w niektórych przypadkach następuje stopniowe chłodzenie, w innych szybkie i gwałtowne.

Zwiększenie twardości na otwartym ogniu

W życiu codziennym hartowanie często odbywa się na otwartym ogniu. Ta metoda nadaje się tylko do jednorazowego procesu utwardzania powierzchni.

Całą pracę można podzielić na kilka etapów:

1. najpierw musisz rozpalić ogień;
2. w momencie rozpalania przygotowywane są dwa duże pojemniki, które będą odpowiadały rozmiarowi części;
3. Aby ogień dawał więcej ciepła, musisz dostarczyć dużą ilość węgla. przez długi czas dają dużo ciepła;
4. jeden pojemnik powinien zawierać wodę, drugi - olej silnikowy;
5. należy użyć specjalnych narzędzi, za pomocą których będzie utrzymywany gorący przedmiot. na filmie często można znaleźć szczypce kowalskie, które są najskuteczniejsze;
6. po przygotowaniu niezbędnych narzędzi należy umieścić przedmiot w samym środku płomienia. jednocześnie możliwe jest zakopanie części w głębi węgli, co zapewni podgrzanie metalu do stanu topnienia;
7. węgle o jasnym białym kolorze są gorętsze niż inne. proces topienia metalu musi być ściśle monitorowany. płomień powinien być szkarłatny, ale nie biały. jeśli ogień jest biały, istnieje możliwość przegrzania metalu. w tym przypadku wydajność ulega znacznemu pogorszeniu, a żywotność ulega skróceniu;
8. właściwy kolor, jednolity na całej powierzchni, określa równomierność nagrzewania metalu;
9. jeśli nastąpi ciemnienie do niebieskiego, oznacza to silne zmiękczenie metalu, to znaczy, że staje się on nadmiernie plastyczny. nie powinno to być dozwolone, ponieważ struktura jest znacznie naruszona;
10. gdy metal jest w pełni rozgrzany, należy go usunąć z siedliska;
11. następnie rozgrzany metal należy umieścić w pojemniku z olejem z częstotliwością 3 sekund;
12. ostatni etap można nazwać zanurzeniem części w wodzie. Jednocześnie okresowo przeprowadza się wstrząsanie wody. Wynika to z faktu, że woda wokół produktu szybko się nagrzewa.

Podczas wykonywania pracy należy zachować ostrożność, ponieważ gorący olej może uszkodzić skórę. Na filmie możesz zwrócić uwagę na to, jaki kolor powinna mieć powierzchnia po osiągnięciu pożądanego stopnia plastyczności. Ale do hartowania metali nieżelaznych często konieczne jest wywieranie temperatury w zakresie od 700 do 900 stopni Celsjusza. Praktycznie niemożliwe jest podgrzewanie stopów metali nieżelaznych na otwartym ogniu, ponieważ nie można osiągnąć takiej temperatury bez specjalnego sprzętu. Przykładem jest zastosowanie pieca elektrycznego, który jest w stanie nagrzać powierzchnię do 800 stopni Celsjusza.

Jeśli wiesz, jak prawidłowo hartować metal, to nawet w domu możesz zwiększyć twardość wyrobów metalowych od dwóch do trzech razy. Powody, dla których jest to konieczne, mogą być bardzo różne. Taka operacja technologiczna jest wymagana w szczególności wtedy, gdy metalowi należy nadać twardość wystarczającą do cięcia szkła.

Najczęściej konieczne jest hartowanie narzędzia skrawającego, a obróbkę cieplną wykonuje się nie tylko wtedy, gdy konieczne jest zwiększenie jego twardości, ale także wtedy, gdy trzeba zmniejszyć tę cechę. Gdy twardość narzędzia jest zbyt niska, jego część tnąca zacina się podczas pracy, ale jeśli jest wysoka, metal będzie kruszył się pod wpływem obciążeń mechanicznych.

Mało kto wie, że istnieje prosty sposób na sprawdzenie, jak dobrze hartuje się stalowe narzędzie, nie tylko w produkcji czy w domu, ale także w sklepie przy zakupie. Aby wykonać taką kontrolę, potrzebujesz zwykłego pliku. Przeprowadza się je wzdłuż części tnącej zakupionego narzędzia. Jeśli jest źle utwardzony, to pilnik będzie wydawał się przyklejać do swojej części roboczej, a w przeciwnym wypadku z łatwością odsunie się od testowanego narzędzia, a ręka, w której znajduje się pilnik, nie odczuje żadnych nierówności na powierzchnia produktu.

Jeśli jednak okazało się, że masz do dyspozycji narzędzie, którego jakość utwardzenia Ci nie odpowiada, nie powinieneś się tym martwić. Ten problem rozwiązuje się dość łatwo: można hartować metal nawet w domu, bez użycia do tego wyrafinowanego sprzętu i specjalnych urządzeń. Należy jednak mieć świadomość, że stali niskowęglowych nie można hartować. Jednocześnie twardość węgla i dość łatwo zwiększyć nawet w domu.

Technologiczne niuanse hartowania

Odpuszczanie, które jest jednym z rodzajów obróbki cieplnej metali, odbywa się w dwóch etapach. Najpierw metal jest podgrzewany do wysokiej temperatury, a następnie schładzany. Różne metale, a nawet stale należące do różnych kategorii, różnią się między sobą strukturą, więc ich tryby obróbki cieplnej nie pasują do siebie.

Obróbka cieplna metalu (hartowanie, odpuszczanie itp.) może być wymagana do:

• jego twardnienie i wzrost twardości;
• poprawa jego plastyczności, co jest niezbędne przy obróbce przez odkształcenie plastyczne.

Wiele wyspecjalizowanych firm hartuje stal, ale koszt tych usług jest dość wysoki i zależy od wagi części, która wymaga obróbki cieplnej. Dlatego wskazane jest, aby zrobić to samemu, zwłaszcza, że ​​można to zrobić nawet w domu.

Jeśli zdecydujesz się na samodzielne utwardzenie metalu, bardzo ważne jest prawidłowe przeprowadzenie takiej procedury, jak ogrzewanie. Procesowi temu nie powinno towarzyszyć pojawienie się czarnych lub niebieskich plam na powierzchni produktu. O tym, że ogrzewanie przebiega prawidłowo, świadczy jasnoczerwony kolor metalu. Ten proces dobrze pokazuje film, który pomoże ci zorientować się, jak bardzo podgrzać metal poddawany obróbce cieplnej.

Jako źródło ciepła do ogrzewania do wymaganej temperatury produktu metalowego, który wymaga hartowania, możesz użyć:

• specjalny piekarnik zasilany energią elektryczną;
• lampa lutownicza;
• otwarty ogień, który możesz rozpalić na podwórku swojego domu lub na wsi.

Wybór źródła ciepła zależy od temperatury, do jakiej musi być podgrzany metal do obróbki cieplnej.

Wybór metody chłodzenia zależy nie tylko od materiału, ale także od tego, jakie wyniki mają zostać osiągnięte. Jeżeli na przykład nie jest konieczne utwardzanie całego produktu, a jedynie jego wydzieloną część, to chłodzenie odbywa się również punktowo, do czego można użyć strumienia zimnej wody.

Schemat technologiczny, według którego metal jest hartowany, może przewidywać chłodzenie chwilowe, stopniowe lub wielostopniowe.

Szybkie chłodzenie przy użyciu jednego typu chłodnicy jest optymalne dla stali hartowanych z kategorii węglowej lub stopowej. Do wykonania takiego chłodzenia potrzebny jest jeden pojemnik, którym może być wiadro, beczka lub nawet zwykła wanna (wszystko zależy od gabarytów obrabianego przedmiotu).

W przypadku, gdy wymagane są inne kategorie lub jeśli oprócz hartowania wymagane jest odpuszczanie, stosuje się dwustopniowy schemat chłodzenia. W tym schemacie produkt podgrzany do wymaganej temperatury jest najpierw chłodzony wodą, a następnie umieszczany w oleju mineralnym lub syntetycznym, w którym następuje dalsze chłodzenie. W żadnym wypadku nie należy natychmiast używać płynu chłodzącego olej, ponieważ olej może się zapalić.

W celu prawidłowego doboru trybów hartowania dla różnych gatunków stali należy kierować się specjalnymi tabelami.

Jak hartować stal na otwartym ogniu

Jak wspomniano powyżej, stal można hartować w domu, używając do ogrzewania otwartego ognia. Oczywiście taki proces powinien rozpocząć się od pożaru, w którym powinno powstać dużo rozżarzonych węgli. Potrzebne będą również dwa pojemniki. Do jednego należy wlać olej mineralny lub syntetyczny, a do drugiego zwykłą zimną wodę.

Do wydobycia rozgrzanego do czerwoności żelaza z ognia potrzebne będą szczypce kowalskie, które można zastąpić dowolnym innym narzędziem o podobnym przeznaczeniu. Po zakończeniu wszystkich prac przygotowawczych i utworzeniu w ogniu wystarczającej ilości rozżarzonych węgli, można na nich umieścić przedmioty, które należy utwardzić.

Po kolorze powstałych węgli można ocenić temperaturę ich ogrzewania. Tak więc węgle są gorętsze, których powierzchnia ma jasny biały kolor. Ważne jest również monitorowanie koloru płomienia ognia, który wskazuje na reżim temperaturowy w jego wewnętrznej części. Najlepiej, jeśli płomień ognia jest pomalowany na szkarłat, a nie na biało. W tym drugim przypadku, wskazującym na zbyt wysoką temperaturę płomienia, istnieje ryzyko nie tylko przegrzania, ale nawet spalenia hartowanego metalu.

Należy również dokładnie monitorować kolor nagrzanego metalu. W szczególności czarne plamy nie powinny pojawiać się na krawędziach skrawających obrabianego narzędzia. Niebieski kolor metalu wskazuje, że bardzo zmiękł i stał się zbyt plastyczny. Nie można go doprowadzić do takiego stanu.

Po kalcynowaniu produktu do wymaganego stopnia można przejść do kolejnego etapu - chłodzenia. Przede wszystkim jest opuszczany do pojemnika z olejem, a robi się to często (z częstotliwością 3 sekund) i jak najostrzej. Stopniowo wydłużają się przerwy między tymi nurkowaniami. Gdy tylko rozgrzana do czerwoności stal straci jasność swojego koloru, możesz zacząć ją schładzać w wodzie.

Podczas schładzania metalu wodą, na powierzchni której pozostają kropelki gorącego oleju, należy zachować ostrożność, ponieważ mogą one wybuchnąć. Po każdym nurkowaniu woda musi być wstrząśnięta, aby przez cały czas była chłodna. W lepszym zrozumieniu zasad wykonywania takiej operacji pomoże film szkoleniowy.

W chłodzeniu hartowanych wierteł są pewne subtelności. Dlatego nie można ich opuścić płasko do pojemnika z chłodziwem. Jeśli to zrobisz, dno wiertła lub inny metalowy przedmiot o wydłużonym kształcie najpierw ostygnie, co doprowadzi do jego kompresji. Dlatego konieczne jest zanurzanie takich produktów w chłodziwie od strony szerszego końca.

Do obróbki cieplnej specjalnych gatunków stali i wytopu metali nieżelaznych możliwości otwartego ognia nie wystarczą, ponieważ nie będzie w stanie zapewnić podgrzania metalu do temperatury 700–9000. Do takich celów konieczne jest użycie specjalnych pieców, które mogą być muflowe lub elektryczne. Jeśli wykonanie pieca elektrycznego w domu jest dość trudne i drogie, to w przypadku urządzeń grzewczych typu mufowego jest to całkiem wykonalne.

Własna komora do hartowania metalu

Piec muflowy, który jest całkiem możliwy do zrobienia w domu, pozwala na hartowanie różnych gatunków stali. Głównym elementem, który będzie wymagany do produkcji tego urządzenia grzewczego, jest glina ogniotrwała. Warstwa takiej gliny, która pokryje wnętrze pieca, nie powinna przekraczać 1 cm.

Schemat komory do hartowania metalu: 1 - drut nichromowy; 2 - wewnętrzna część komory; 3 - zewnętrzna część komory; 4 - tylna ściana z wyprowadzeniami spiralnymi

Aby nadać przyszłemu piecowi wymaganą konfigurację i pożądane wymiary, najlepiej wykonać formę z tektury impregnowanej parafiną, na którą zostanie nałożona glina ogniotrwała. Glina zmieszana z wodą do gęstej jednorodnej masy jest nakładana na niewłaściwą stronę formy tekturowej, z której sama pozostanie w tyle po całkowitym wyschnięciu. Produkty metalowe nagrzane w takim urządzeniu są umieszczane w nim przez specjalne drzwi, które są również wykonane z gliny ogniotrwałej.

Komora i drzwi urządzenia po wysuszeniu na świeżym powietrzu są dodatkowo suszone w temperaturze 100°. Następnie wypala się je w piecu, którego temperatura w komorze jest stopniowo podnoszona do 900 °. Po ostygnięciu po wypaleniu należy je starannie połączyć za pomocą narzędzi ślusarskich i papieru ściernego.

Na powierzchni w pełni uformowanej komory nawinięty jest drut nichromowy, którego średnica powinna wynosić 0,75 mm. Pierwszą i ostatnią warstwę takiego uzwojenia należy skręcić ze sobą. Podczas nawijania drutu wokół komory należy zachować pewną odległość między jego zwojami, którą należy również wypełnić gliną ogniotrwałą, aby wykluczyć możliwość zwarcia. Po wyschnięciu warstwy gliny nałożonej w celu zapewnienia izolacji między zwojami drutu nichromowego, na powierzchnię komory nakłada się kolejną warstwę gliny, której grubość powinna wynosić około 12 cm.

Gotową komorę po całkowitym wyschnięciu umieszcza się w metalowej obudowie, a szczeliny między nimi wypełnia wióry azbestowe. W celu zapewnienia dostępu do komory wewnętrznej na metalowym korpusie pieca zawieszone są drzwi wykończone płytkami ceramicznymi. Wszystkie istniejące szczeliny między elementami konstrukcyjnymi są uszczelniane gliną ogniotrwałą i wiórami azbestowymi.

Końce uzwojenia nichromowego kamery, do którego konieczne jest doprowadzenie energii elektrycznej, są wyprowadzone z tylnej strony jej metalowej ramy. Aby kontrolować procesy zachodzące we wnętrzu pieca muflowego, a także mierzyć w nim temperaturę za pomocą termopary, należy wykonać w jego przedniej części dwa otwory, których średnice powinny wynosić odpowiednio 1 i 2 cm . Od frontu ościeżnicy takie otwory zostaną zamknięte specjalnymi stalowymi kurtynami. Domowy projekt, którego produkcja jest opisana powyżej, pozwala na hartowanie narzędzi ślusarskich i skrawających, elementów roboczych urządzeń do tłoczenia itp. W domu.

Ogrzewanie metalu prądem spawania. Prawo Joule'a-Lenza. Opór elektryczny metalu.

Wszystkie elementy przewodzące prąd są nagrzewane prądem elektrycznym i ilością ciepła wytworzoną w dowolnym odcinku obwodu elektrycznego o rezystancji czynnej R=R(t), która jest funkcją t i τ przy prądzie I=I(t ) w zależności od czasu t, określa prawo Joule'a -Lenza:

Jest to ogólny wzór, który nie pokazuje ani nie określa określonych temperatur w obszarze złącza, gdy jest on podgrzewany prądem spawania.

Należy jednak pamiętać, że wartość R i I w dużej mierze zależy od czasu trwania przepływu tego prądu.

Maszyny stykowe są konstrukcyjnie wykonane w taki sposób, aby jak największa ilość ciepła była uwalniana pomiędzy elektrodami.

Spawanie punktowe ma największą liczbę odcinków elektroda-elektroda, całkowita wartość rezystancji jest sumą rezystancji części elektrody + części + części + części elektrody

Ree \u003d 2Czerwony + Rdd + 2Rd

Wszystkie składniki całkowitej rezystancji Ree zmieniają się w sposób ciągły podczas cyklu termicznego zgrzewania.

Rezystancja styku - Rdd ma największą wartość, ponieważ. kontaktowanie odbywa się wzdłuż mikrowystępów, a obszar kontaktu fizycznego jest niewielki.

Ponadto na powierzchni części znajdują się warstewki tlenków i różne zanieczyszczenia.

Dlatego Zajmujemy się głównie spawaniem stali i stopów o znacznej wytrzymałości, wtedy całkowite zapadnięcie się mikrochropowatości następuje dopiero przy ich nagrzaniu prądem spawania do temperatur ok. 600 st. C

Rezystancja w kontakcie elektroda-część jest znacznie mniejsza niż Rdd, ponieważ bardziej miękki i bardziej przewodzący ciepło materiał elektrod jest aktywnie wprowadzany między występy mikrochropowatości części.

Zwiększona rezystancja w stykach wynika również z faktu, że w obszarach stykowych występuje ostra krzywizna toru prądowego, co determinuje wyższą rezystancję ze względu na wzrost toru prądowego.

Rezystancja styku Rdd i Red w dużej mierze zależy od czyszczenia powierzchni do spawania.

Mierząc 2 płytki o grubości 3 mm, bardzo mocno skompresowane 200N według schematu amperomierz-woltomierz, otrzymaliśmy następujące wartości:

Czyszczenie powierzchni za pomocą koła i szlifowanie: 100 µOhm

Wniosek: zmielić

W praktyce stosuje się trawienie (przy spawaniu dużych powierzchni), obróbkę powierzchni metalowymi szczotkami, piaskowanie i śrutowanie.

W spawaniu kontaktowym starają się stosować stal walcowaną na zimno, na której powierzchni mogą znajdować się pozostałości oleju.

Jeśli na powierzchni nie ma rdzy, wystarczy odtłuścić spawane powierzchnie.

Rezystancja styku czystych, ale pokrytych tlenkiem części zmniejsza się wraz ze wzrostem sił ściskających. Wynika to z większego odkształcenia mikrowystępów.

Włączamy prąd, największa gęstość strumienia koncentruje się na powierzchniach młodocianych. Prąd przez styki powstałe podczas deformacji mikrowystępów.

W początkowym momencie gęstość prądu w materiale części jest mniejsza, ponieważ Linie prądowe są rozłożone stosunkowo równomiernie, a w styku części do części prąd przepływa tylko przez strefy przewodzenia, dlatego gęstość prądu jest wyższa niż w większości części, a wytwarzanie ciepła i nagrzewanie w tym obszarze jest bardziej znaczący.

Metal w kontakcie stanie się plastyczny. Odkształca się pod wpływem siły zgrzewania, zwiększa się powierzchnia styków przewodzących, a po osiągnięciu t=600 degC (w setnych częściach sekundy) mikrowystępy ulegają całkowitemu odkształceniu, warstwy tlenków ulegają częściowemu zniszczeniu, częściowo dyfundują do masa części i rola rezystancji styku Rdd przestaną mieć pierwszorzędne znaczenie w procesie nagrzewania.

Jednak do tego momentu temperatura w obszarze kontaktu części z częścią będzie najwyższa, rezystywność materiału ρ będzie najwyższa, a wydzielanie ciepła i tak będzie bardziej intensywne w tej strefie.

Przy wystarczających gęstościach prądu na czas jego przepływu, to tam zaczyna się topienie metalu.

Pojawienie się izotermy topnienia dokładnie na styku części z częścią będzie ułatwione przez najmniejsze odprowadzanie ciepła z tego obszaru, opór własny części.

Własna rezystancja części

S-sekcja przewodu

Współczynnik A zwiększa rozchodzenie się linii opływowej w masę części, podczas gdy zwiększa się realna powierzchnia rozrzutu

dk - średnica rozrzutu

A \u003d 0,8-0,95 zależy od twardości materiału, aw większym stopniu od rezystywności.

Ze stosunku dk / δ \u003d 3-5 A \u003d 0,8

Oczywiście rezystancja części zależy od grubości, jest to uwzględniane przez współczynnik A i od specyficznej rezystancji elektrycznej materiału części ρ, zależy to od składu chemicznego.

Ponadto rezystywność zależy od temperatury.

ρ(t)=ρ0*(1+αp*T)

W procesie spawania z przepływem prądu t mierzy się od styku do temperatury topnienia i powyżej

Temperatura topnienia=1530 st.C

Po osiągnięciu tm rezystywność gwałtownie wzrasta.

αρ - współczynnik temperaturowy

αρ=0,004 1/degC - dla czystych metali

αρ=0,001-0,003 1/degC- dla stopów

Wartość αρ maleje wraz ze wzrostem stopnia podwiązania.

Wraz ze wzrostem temperatury metal, zarówno w kontakcie, jak i w masie pod elektrodami, ulega deformacji, powierzchnia styku wzrasta, a jeśli powierzchnia robocza elektrod jest kulista, powierzchnia styku może wzrosnąć 1,5-2 razy .

Wykres zmiany rezystancji podczas procesu zgrzewania.

W początkowym momencie rezystancja części wzrasta z powodu wzrostu temperatury i wzrostu rezystywności elektrycznej, następnie metal staje się plastyczny, a powierzchnia styku zaczyna się zwiększać z powodu wgniecenia elektrod w powierzchnię część, a także zwiększenie rozmiaru obszaru styku część-część.

Całkowita rezystancja zmniejszy się wraz z wyłączeniem prądu spawania. Dotyczy to jednak spawania stali węglowych i niskostopowych.

W przypadku spawania wysokotemperaturowych stopów Ni i Cr rezystancja może nawet wzrosnąć.

Pole elektryczne i temperaturowe.

Prawo Joule'a-Lenza Q \u003d IRt pokazuje wytwarzanie ciepła w elementach przewodzących prąd, a procesy usuwania ciepła nadal zachodzą.

Dzięki aktywnemu chłodzeniu elektrod i zwiększeniu w nich odprowadzania ciepła uzyskujemy soczewkowaty kształt odlewanego rdzenia.

Jednak taki kształt nie zawsze jest możliwy do uzyskania, zwłaszcza przy spawaniu różnych materiałów o różnej grubości i cienkich elementów.

Znając charakter pola temperatury w strefie zgrzewania, można przeanalizować:

1) Wymiary rdzenia odlewanego.
2) Wielkość SWC (struktura)
3) wielkość naprężeń szczątkowych, tj. właściwości połączenia.

Pole temperatury - zestaw temperatur w różnych punktach części w określonym momencie.

Punkty o tej samej temperaturze połączone linią nazywamy izotermą.

Wielkość czystego rdzenia na mikrosekcji wskazuje na izotermę topnienia wzdłuż granic odlewanego rdzenia.

Docelowo temperatura i wielkość izotermy topnienia, tj. odlewany rdzeń, wpływa głównie na wytrzymałość części.

Założyciel - Gelman wziął dwie części 2+2mm, wypolerował, wytrawił i otrzymał odlewany rdzeń; Wziąłem części i dostałem też odlewany rdzeń.

Jednak trudności, jakie pojawiają się przy spawaniu niejednorodnych grubości, zmuszają nas do zbadania rozkładu pól cieplnych w strefie zgrzewania.

Gęstość prądu to liczba ładunków przechodzących przez 1 sekundę przez mały obszar prostopadły do ​​kierunku ruchu ładunków, podzielona przez długość jego powierzchni.

Czy kiedykolwiek musiałeś wyciąć lub wyciąć coś z metalu własnymi rękami? Jeśli tak, to prawdopodobnie masz pytanie, jak to zrobić. Oczywiście zawsze można użyć starej dobrej piły do ​​metalu, ale co jeśli nie mówimy o cienkiej ocynkowanej blasze, ale na przykład o grubościennej rurze?

Tutaj oczywiście może pomóc piła do metalu, ale zostanie poświęcona nieproporcjonalna ilość czasu i wysiłku. A to oznacza, że ​​potrzebne jest bardziej radykalne podejście, aw tym artykule porozmawiamy o tym, jak ciąć metal i jak najlepiej to zrobić.

Tniemy metal szlifierką

Nie wiadomo na pewno, dlaczego ten instrument został tak nazwany. Główną wersją jest to, że Bułgaria była pierwszym krajem produkującym, ale w rzeczywistości jest to tylko wersja.

Wybierając sposób cięcia metalu, większość ludzi preferuje szlifierkę, ponieważ w przeciwieństwie do sprzętu gazowego jego cena jest znacznie niższa, a do pracy z nim nie są potrzebne żadne szczególne umiejętności.

Z drugiej strony wiele osób bardzo boi się pracować jako młynek ze względu na dużą moc i niebezpieczeństwo. W rzeczywistości nie ma nic skomplikowanego, najważniejsze jest ścisłe przestrzeganie zasad bezpieczeństwa i nie zaniedbywanie nawet najmniejszych rzeczy.

W pracy z metalem nie może być żadnych drobiazgów, a wszystkie narzędzia tnące do metalu stanowią pewne niebezpieczeństwo. Instrukcje bezpieczeństwa dotyczące pracy z narzędziem tnącym dotyczą zarówno dużych szlifierek kątowych o mocy ponad dwóch kilowatów, jak i bardzo małych, które pomimo niewielkich rozmiarów mogą powodować znaczne szkody dla zdrowia.

To narzędzie tnie metal, obracając tarczę ścierną, której grubość może się różnić w zależności od ciętego metalu. Im cieńsza ścianka produktu stalowego, tym cieńsza będzie metalowa tarcza tnąca.

W tym artykule nie będziemy rozmawiać o znaczeniu bezpieczeństwa. Jest to zawsze kwestia priorytetowa, ale jeśli nie masz doświadczenia z młynkiem, to specjalnie dla Ciebie podamy kilka subtelności, o których musisz wiedzieć, aby nie zaszkodzić swojemu zdrowiu.

Kilka ważnych punktów

Więc:

• Ze względów bezpieczeństwa tarcza powinna obracać się w kierunku cięcia, czyli w kierunku tego, który przecina metal, ale z reguły ta pozycja nie jest zbyt wygodna i znacznie łatwiej jest, gdy iskra przepływ jest skierowany do przodu. W zasadzie nie ma tu znaczących ograniczeń, wszystko zależy od osobistej wygody operatora narzędzia.
• Do cięcia metalu używaj tylko odpowiednich tarcz. Dyski na kamieniu lub drewnie mają mniejszą gęstość, a w kontakcie ze stalową powierzchnią szybko się rozpraszają, a odłamki mogą uszkodzić Ciebie lub innych.

• Nie używaj bez osłony ochronnej. Kieruje iskry na bok, a one nie lecą ci w twarz. Jest to również jedyne zbawienie w przypadku, gdy dysk ugryzie i rozbije się.
• Nie odcinaj od siebie metalu. Jest więc znacznie bardziej prawdopodobne, że nastąpi ugryzienie dysku. Kierunek cięcia musi być zawsze zgodny z kierunkiem noża.
• Trzymaj narzędzie prosto. Cięcie pod kątem spowoduje odkształcenie i pęknięcie dysku, a odłamki wylatujące z taką prędkością mogą spowodować znaczne szkody dla zdrowia.

• Nigdy nie czyścić powierzchni tarczą tnącą. Do zdzierania stosuje się specjalne krążki różniące się grubością i gęstością.
• Niektóre rodzaje młynków wykorzystują wyłącznie tarcze własnej marki. Wynika to z różnicy w liczbie obrotów, więc jeśli jesteś posiadaczem markowego narzędzia, używaj tarcz tylko pod tą marką.

• Nigdy nie używaj płyt o innym rozmiarze. Każdy rozmiar jest przeznaczony do narzędzia o określonej liczbie obrotów. Tak więc, jeśli włożysz mały lub średni dysk do dużego młynka, po prostu pęknie.
• Nie oszczędzaj. Jeśli na płycie pojawi się pęknięcie lub nie zauważyłeś go przy zakupie, natychmiast wyrzuć go do kosza. Przypadkowe pękanie w czasie cięcia może się dla Ciebie bardzo źle skończyć. Pamiętaj, że cena płyty nie jest warta twojego życia i zdrowia.

• Zawsze uważnie obserwuj, co przed Tobą w czasie pracy. Wylatujące spod młynka iskry mogą zapalić drewno, plastik i inne palne materiały. Co więcej, nie możesz pracować jako młynek w pobliżu benzyny lub gazu.
• Przed cięciem metalu szlifierką upewnij się, że jest ona odpowiednio ustawiona. Podczas cięcia odcięta część musi wystawać, w przeciwnym razie dysk może zostać ugryziony.

Ważny! Nigdy nie bój się instrumentu, bez względu na to, jak niebezpiecznie wygląda i jak głośny. Wiedząc, jak prawidłowo ciąć metal, masz gwarancję, że nie doznasz obrażeń.

Wymyśliliśmy więc szlifierkę, ale nie jest to jedyne narzędzie do cięcia metalu. A poniżej rozważymy inne opcje, ale na razie zalecamy obejrzenie filmu w tym artykule, który mówi o cięciu metali i narzędziach tnących. A tymczasem ruszamy dalej.

Inne narzędzia do cięcia metalu

Oczywiście możesz ciąć wszystko za pomocą szlifierki, najważniejsze jest, aby wybrać odpowiedni dysk. Ale ta opcja nie zawsze jest najwygodniejsza i praktyczna. Oto tylko kilka chwil, kiedy lepiej jest ciąć metal innym narzędziem.

• Jeśli materiał jest ocynkowany. Ze względu na dużą prędkość szlifierka po prostu wypala powłokę i nie ma po niej śladu.
• Malowany materiał, lepiej jest również ciąć metal nożyczkami. Oszczędzą powłokę i nie spalą jej.

• Bardziej celowe jest cięcie metalu piłą do metalu, jeśli jest on naprężony, na przykład, jeśli jest to rura grzewcza zamknięta w obwodzie systemowym.
• Metal o grubości większej niż 10 milimetrów lepiej jest ciąć nożem gazowym, ponieważ szlifierka może po prostu sobie z tym nie poradzić.

Ważny! W tym artykule nie zamierzamy opowiadać, jak ciąć metal nożem, ponieważ wymaga to specjalnej wiedzy i doświadczenia. W żadnym wypadku nie należy próbować samodzielnie uruchamiać palnika do cięcia. Może to spowodować wybuch propanu lub pożar.

To nie jest pełna lista momentów, w których lepiej odmówić użycia młynka, ale wszystkie wymienione sytuacje są bardzo powszechne w życiu codziennym. Więc czego używasz do pracy?

Przyjrzyjmy się najpopularniejszym i najbardziej przystępnym cenowo alternatywnym narzędziom do cięcia metalu:

• Palnik do cięcia. Trudno nazwać to narzędzie niedrogim, ale nie mogliśmy pozostawić go bez opieki, ponieważ w niektórych przypadkach jest to jedyne narzędzie, które jest w stanie poradzić sobie z zadaniem. Na przykład przy cięciu grubych metali alternatywą dla noża może być tylko laser, a takie narzędzie nie jest dostępne na potrzeby domowe.
• Piła do metalu. To narzędzie z reguły znajduje się w arsenale każdego mistrza domu. Cięcie metalu piłą do metalu jest długie i problematyczne, ale w niektórych trudno dostępnych miejscach można się czołgać tylko nim.

• Nożyce do metalu. Oczywiście nie przetniesz rury takim narzędziem, ale jeśli potrzebujesz na przykład odgryźć profil płyt kartonowo-gipsowych, po prostu nie możesz znaleźć lepszej opcji. Są łatwe i bezpieczne w użyciu i nie atakują cynku ani farby.
• Naciśnij nożyczki. To narzędzie jest przeznaczone do cięcia drutu lub prętów zbrojeniowych. W zależności od rozmiaru nożyczki mogą ciąć pręt o średnicy do 20 milimetrów, a praca z nimi jest znacznie wygodniejsza niż przy szlifierce.

Jak widać wybór jest bardzo bogaty, a narzędzie należy dobierać w zależności od konkretnej sytuacji. Oczywiście trudno jest konkurować z młynkiem, ale nie zawsze można z niego korzystać, a wtedy na ratunek przyjdą alternatywne opcje.

Na zakończenie chciałbym jeszcze raz przypomnieć - zawsze przestrzegaj zasad bezpieczeństwa i używaj środków ochrony osobistej. Żadna praca nie jest warta narażania zdrowia, a nawet życia.