Karšto kalimo paskirtis ir būdas

Metalo ruošinio kaitinimo prieš kalimą tikslas – pagerinti metalo plastiškumą, sumažinti atsparumą deformacijai, palengvinti jo tekėjimą ir formavimą bei gerą mikrostruktūrą po kalimo. Todėl kaitinimas prieš kalimą turi tiesioginės įtakos kalimo našumo gerinimui, kalimo kokybės užtikrinimui ir energijos suvartojimo taupymui. Pagal skirtingus šilumos šaltinius metalinių ruošinių šildymo būdus galima suskirstyti į šildymą liepsna ir šildymą elektra.

Šildymas liepsna

Šildymas liepsna – tai kuro (anglies, kokso, sunkiosios alyvos, dyzelino ir dujų) naudojimas liepsnos šildymo krosnyje, kad susidarytų aukštos temperatūros dujos (liepsna), turinčios daug šilumos energijos. Šilumos energija per konvekciją ir spinduliuotę perduodama ruošinio paviršiui, o tada paviršius šiluma perduodamas į centrą, kad būtų šildomas metalinis ruošinys.

Kai šildymo temperatūra yra žemesnė nei 600–700 laipsnių, ruošinys daugiausia šildomas konvekciniu šilumos perdavimu. Vadinamasis konvekcinis šilumos perdavimas reiškia nenutrūkstamą liepsnos srautą aplink ruošinį ir šilumos energijos perdavimą metaliniam ruošiniui per šilumos mainus tarp aukštos temperatūros dujų ir ruošinio paviršiaus. Kai šildymo temperatūra viršija 700–800 laipsnių, ruošinio kaitinimas daugiausia yra spinduliuotės šilumos perdavimas. Vadinamasis spinduliavimo šilumos perdavimas yra šilumos energijos pavertimas spinduliavimo energija per aukštos temperatūros dujas ir krosnį. Po to, kai metalinis ruošinys sugeria elektrinės mikrobangų krosnelės perduodamą spinduliavimo energiją, spinduliavimo energija paverčiama šilumos energija ruošiniui šildyti. Kai įprasta kalimo krosnis kaitinama aukštoje temperatūroje, spinduliuotės šilumos perdavimas sudaro daugiau nei 90 procentų, o konvekcinis šilumos perdavimas sudaro tik 8–10 procentų.

Liepsnos šildymo metodo privalumai yra patogus kuro šaltinis, paprasta krosnies konstrukcija, mažos šildymo sąnaudos ir platus ruošinių panaudojimo diapazonas. Tačiau darbo sąlygos prastos, šildymo greitis mažas, efektyvumas mažas, o šildymo kokybę sunku kontroliuoti. Šis šildymo būdas plačiai naudojamas įvairių ruošinių šildymui.

Elektrinis šildymas

Elektrinis šildymas yra metalinių ruošinių šildymas, paverčiant elektros energiją į šiluminę energiją. Yra indukcinis elektrinis šildymas, kontaktinis elektrinis šildymas, varžos krosnis ir druskos vonios krosnis.

1. Indukcinis šildymas

Veikiant kintamajam magnetiniam laukui, kurį sukuria į induktorių tiekiama kintamoji srovė, metalinio ruošinio viduje susidaro kintamoji sūkurinė srovė. Dėl sūkurinės srovės ir įmagnetinimo šildymo (žemiau magnetinio perėjimo taško) metalinis ruošinys yra tiesiogiai šildomas.

Kai ruošinys šildomas indukciniu kaitinimu, viduje susidaręs srovės tankis yra netolygus išilgai sekcijos. Centrinis srovės tankis yra mažas, o paviršiaus srovės tankis yra didelis. Šis reiškinys vadinamas odos efektu. Taigi paviršiaus metalas daugiausia šildomas praeinant srovei, o šerdies metalas yra šildomas išorinio sluoksnio šiluma. Didelio skersmens ruošiniams, siekiant pagerinti šildymo greitį, reikia pasirinkti mažesnį srovės dažnį, kad padidėtų srovės įsiskverbimo gylis; Mažo skersmens ruošiniams dėl mažo skerspjūvio dydžio galima naudoti didesnį srovės dažnį, kuris gali pagerinti elektros efektyvumą.

2. Kontaktinis elektrinis šildymas

Kontaktinio elektrinio šildymo principas yra tas, kad žemos įtampos didelė srovė yra tiesiogiai prijungta prie metalinio ruošinio. Kadangi metalas turi tam tikrą varžą, srovė per jį generuos šilumą, kad būtų galima šildyti.

Tam tikro dydžio ruošiniui reikia sukurti tam tikrą šilumos kiekį, kad jis būtų įkaitintas iki nurodytos temperatūros. Tačiau bendro metalo atsparumo vertė yra palyginti maža. Norint pagerinti našumą ir sutrumpinti šildymo laiką, į ruošinį reikia perduoti didelę srovę. Siekiant išvengti trumpojo jungimo, norint gauti žemą įtampą ir didelę srovę, dažnai naudojamas įtampos mažinimo metodas. Todėl kontaktinio elektrinio šildymo transformatoriaus pagalbinio gnybto tuščiosios eigos įtampa yra tik 2-15v.

Kontaktinis elektrinis šildymas pasižymi dideliu kaitinimo greičiu, mažesniais metalo degimo nuostoliais, neribotu šildymo temperatūros diapazonu, dideliu šiluminiu efektyvumu, mažomis energijos sąnaudomis, maža kaina, paprasta įranga ir patogiu valdymu. Tačiau paviršiaus šiurkštumas ir ruošinio forma bei dydis yra griežtai reikalaujami, ypač ruošinio galas turi būti taisyklingas ir neiškraipytas. Be to, sunku išmatuoti ir kontroliuoti šildymo temperatūrą. Tinka visam arba vietiniam ilgų ruošinių šildymui.