УСТАНОВКА РАДИАЦИОННОГО НАГРЕВА ЗАГОТОВОК Советский патент 1997 года по МПК B30B15/00 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к устройству для нагрева листовых заготовок перед формообразованием непосредственно в рабочей зоне штамповочной машины (обтяжного пресса или молота).

Целью изобретения является повышение равномерности нагрева заготовок и снижение тепловых потерь.

На фиг. 1 изображена установка нагрева для незамкнутых обечаек, общий вид; на фиг. 2 -то же для замкнутых обечаек; на фиг. 3 узел 1 на фиг. 1; на фиг. 4 схема распределения потоков лучистой энергии в радиационном нагревателе без дополнительных экранов к заготовкам типа обечаек.

Установка радиационного нагрева содержит средства 1 перемещения, секционную нагревательную панель 2 с трубчатыми лампами 3 радиационного нагрева, снабженными дополнительными отражательными экранами 4, прокладку 5 из кварцевого стекла, водоохлаждаемый экран 6 с отражательной поверхностью 7. Матрица 8 (оправка) с заготовкой установлена на столе 9 штамповочного (обтяжного) оборудования.

Установка работает следующим образом.

Средства 1 перемещения выводят нагревательную панель 2 из исходной позиции в рабочую, после чего включаются лампы 3 радиационного нагрева, создающие двусторонний поток лучистой энергии, идущей на нагрев заготовки 10 непосредственно лампами, и создают дополнительные потоки, получаемые за счет отражения лучистой энергии от водоохлаждаемого экрана 7 и дополнительных экранов 4 ламп 3. Потоки лучистой энергии, рассеиваясь прокладкой 5, нагревают заготовку 10. После достижения заданной температуры нагрева заготовки средства перемещения 1 выводят нагревательную панель 2 из рабочей зоны. После этого происходит формирование детали обтяжкой по пуансону или штамповкой в жестком штампе.

Дополнительные экраны изготавливают плазменным напылением по трафарету, например алюминия или никеля, на боковые поверхности ламп.

На схеме распределения потоков лучистой энергии в радиационном нагревателе без дополнительных экранов применительно к заготовкам типа обечаек (см. фиг. 4) угол α₄ больше угла α₂ за счет кривизны поверхности прокладки 5. Из этого вытекает, что угол α₃ больше угла α₁ Значит, у лучей, угол падения который α₁<90^° а <α₃≅90^° будет полное отражение. Значение <α₁ при котором <α₃= 90^° является предельным. При дальнейшем возрастании угла падения лучей α₁ будет полное внутреннее преломление, т.е. существует поток лучей, который, преломляясь, не выходит из криволинейной прокладки. Этот поток лучистой энергии расходуется на нагрев прокладки. При этом снижаются КПД установки, срок службы прокладки и ухудшается качество нагрева заготовок.

Приведенное объяснение справедливо и для лучей, отраженных от водоохлаждаемого экрана 7 (см. фиг. 1).

Для определения оптимальной величины угла охвата нагревателей с боков (дополнительных экранов) были проведены экспериментальные исследования по нагреву образцов из стали ВНС-2 толщиной 0,8 и 1,0 мм до температуры 960^oC в цилиндрических установках закрытого типа с характеристиками, приведенными в табл. 1.

Дополнительные экраны были изготовлены плазменным напылением алюминия и никеля по трафарету на боковые поверхности ламп. При этом угол охвата экраном ламп изменился от 0 до 120^o.

Температуру заготовки и цилиндрической прокладки из кварцевого стекла замеряли потенциометром с помощью хромельалюминиевых термопар. При проведении экспериментов получены результаты, указанные в табл. 2. При этом оптимальный угол охвата экраном нагревателей в первом случае составил 75, а во втором 94-95^o.

Лучи, отраженные дополнительными экранами, обеспечивают дополнительный разогрев нитки накаливания нагревателя, а также создают дополнительный разогрев заготовки при их прохождении через кварцевую прокладку.

Изобретение относится к средствам радиационного нагрева заготовок типа обечаек перед штамповкой. Изобретение позволяет повысить равномерность нагрева заготовок и снизить тепловые потери. Это достигается за счет того, что потоки лучей нагревателей отражаются от дополнительных экранов, охватывающих нагреватели, и разогревают дополнительно нити накаливания ламп нагревателей. Потоки лучей производят также дополнительный подогрев заготовок. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. 2 табл.

1. Установка радиационного нагрева заготовок, преимущественно типа обечаек, содержащая панель с размещенными на ее внутренней стороне отражательным экраном, трубчатыми нагревателями и прокладкой из кварцевого стекла, отличающаяся тем, что, с целью повышения равномерности нагрева заготовок и снижения тепловых потерь, она снабжена дополнительными экранами, установленными с обеих сторон нагревателей симметрично относительно их продольных осей и с охватом части их поверхностей, при этом отражательный экран и прокладка выполнены цилиндрической формы замкнутого или незамкнутого контура. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительные экраны охватывают нагреватели под углом, определяемым соотношением

где R радиус прокладки из кварцевого стекла по нейтральному слою;
δ - толщина прокладки;
Y_о расстояние между продольной осью отражательного экрана до осей нагревателей.