熱間鍛造の目的と方法

鍛造前に金属ブランクを加熱する目的は、金属の可塑性を改善し、変形抵抗を減らし、流動と成形を容易にし、鍛造後に良好な微細構造を得ることです。 したがって、鍛造前の加熱は、鍛造生産性の向上、鍛造品質の確保、およびエネルギー消費の節約に直接影響します。 さまざまな熱源によると、金属ブランクの加熱方法は、火炎加熱と電気加熱に分けることができます。

火炎加熱

火炎加熱とは、燃料（石炭、コークス、重油、軽油、ガス）を火炎加熱炉で燃焼させ、熱エネルギーを多く含んだ高温のガス（火炎）を発生させることです。 熱エネルギーは対流と放射によってブランクの表面に伝達され、次に表面が中心に熱伝達されて金属ブランクを加熱します。

加熱温度が 600 ～ 700 度未満の場合、ビレットは主に対流熱伝達によって加熱されます。 いわゆる対流熱伝達とは、ブランクの周りの火炎の連続的な流れと、高温ガスとブランクの表面との間の熱交換による金属ブランクへの熱エネルギーの伝達を指します。 加熱温度が 700 ～ 800 度を超えると、ブランクの加熱は主に輻射伝熱になります。 いわゆる輻射熱伝達とは、高温のガスと炉を介して熱エネルギーを輻射エネルギーに変換することです。 電気マイクロ波によって送信された放射エネルギーが金属ブランクに吸収された後、放射エネルギーが熱エネルギーに変換されてブランクが加熱されます。 一般的な鍛造炉を高温で加熱すると、輻射伝熱が90%以上を占め、対流伝熱は8%~10%に過ぎません。

火炎加熱法は、燃料源が便利で、炉構造が簡単で、加熱コストが低く、ブランクの適用範囲が広いという利点があります。 ただし、作業条件が悪く、加熱速度が遅く、効率が低く、加熱品質の制御が困難です。 この加熱方法は、さまざまなブランクの加熱に広く使用されています。

電気暖房

電気加熱とは、電気エネルギーを熱エネルギーに変換して金属ブランクを加熱することです。 誘導電熱、接触電熱、抵抗炉加熱、塩浴炉加熱があります。

1.誘導加熱

インダクタに供給される交流電流によって生成される交流磁場の作用により、金属ブランクの内部に交流渦電流が発生します。 渦電流と磁化加熱 (磁気転移点以下) により、金属ブランクが直接加熱されます。

ブランクを誘導加熱で加熱すると、内部に発生する電流密度が断面に沿って不均一になります。 中心電流密度が小さく、表面電流密度が大きい。 この現象は表皮効果と呼ばれます。 このように、表層金属は主に電流の通過によって加熱され、芯金属は外層の熱によって加熱される。 大径ブランクの場合、加熱速度を向上させるために、より低い電流周波数を選択して電流の浸透深さを増やす必要があります。 小径ブランクの場合、断面サイズが小さいため、より高い電流周波数を使用でき、電気効率を向上させることができます。

2.接触電熱

接触電気加熱の原理は、低電圧の大電流が金属ブランクに直接接続されることです。 金属には一定の抵抗があるため、電流によって熱が発生し、加熱することができます。

特定のサイズのブラン​​クの場合、特定の温度に加熱するには、特定の量の熱を発生させる必要があります。 しかし、一般的な金属の抵抗値は比較的小さいです。 生産性の向上と加熱時間の短縮のためには、ブランクに大電流を流す必要があります。 短絡を避けるために、低電圧と大電流を得るために電圧を下げる方法がしばしば採用されます。 したがって、接触電熱用変圧器の補助端子の無負荷電圧は2-15vだけです。

接触電気加熱は、加熱速度が速く、金属の燃焼損失が少なく、加熱温度範囲が無制限で、熱効率が高く、消費電力が少なく、コストが低く、設備が簡単で、操作が便利です。 ただし、ブランクの表面粗さと形状・サイズは厳しく要求され、特にブランクの端部は歪みのない規則的なものでなければなりません。 また、加熱温度の測定と制御が難しい。 長いブランクの全体または局所的な加熱に適しています。