金屬鍛前加熱目的及方法？

—、加熱的目的

金屬的鍛前加熱是鍛件生產(chǎn)過程中的重要工序之一。能否把金屬坯料轉化為高質(zhì)量的鍛件，對壓力加工領域來說主要面臨兩個方面的問題：①金屬的塑性；②變形抗力。因而鍛造生產(chǎn)中，金屬坯料鍛前大部分需要加熱以改善這兩個條件。所以，鍛前加熱的目的可以概括為：提高金屬的塑性，降低變形抗力，使其易于流動成形并獲得良好的鍛后組織。

通常金屬加熱時，隨溫度的升髙，原子的動能增大，離開其平衡位置的可能性也增大，與常溫相比，位錯容易運動，滑移容易進行，于是變形抗力降低。另外，高溫時原子的活動能力增大，擴散速度加快，易于進行恢復與再結晶，因此金屬的塑性提高。有同素異構轉變的材料加熱時，在一定的溫度區(qū)間有相態(tài)轉變，正確地利用這一規(guī)律，恰當?shù)剡x擇加熱溫度，就可以使金屬坯料在塑性較好的組織狀態(tài)下成形。

二、加熱方法

根據(jù)金屬坯料加熱時所用的熱源不同，目前生產(chǎn)中應用的加熱方法有火焰加熱法和電加熱法兩大類。

1.火焰加熱

火焰加熱是利用燃料(煤、油、煤氣等〉燃燒時所產(chǎn)生的熱量，通過對流、輻射把熱能傳給坯料表面。然后由表面向中心熱傳導，使整個坯料加熱?；鹧婕訜岱椒ǖ膬?yōu)點是：燃料來源方便，加熱爐修造容易，加熱費用較低，加熱的適應性強等。因此，這類加熱方法廣泛用于各種大，中、小型坯料的加熱。其缺點是：勞動條件差，加熱速度慢，加熱質(zhì)量差，熱效率低等。

2.電加熱

電加熱是用電能轉換為熱能來加熱坯料的方法。按其傳熱方式可分為電阻加熱和感應電加熱。

(1 )電阻加熱  電阻加熱的傳熱原埋與火焰加熱相同，根據(jù)電阻發(fā)熱元件的不同，有電阻爐加熱，接觸電加熱、鹽浴爐加熱等。

I)電阻爐加熱  電阻爐加熱是利用電流通過爐內(nèi)的電熱體產(chǎn)生的熱量，加熱爐內(nèi)的金屬坯料。這種方法的加熱溫度受到電熱體的使用溫度的限制，熱效串也比其它電加熱法低。但對坯料加熱的適應范圍較大，便于實現(xiàn)加熱的機械化、自動化，也可用保護氣體進行少無氧化加熱。

2)接觸電加熱  接觸電加熱是以低壓大電流直按通入金屬坯料，由金屬坯枓自身的電阻在通過電流時產(chǎn)生的熱量，使金屬坯料加熱，為了避免短路，常采取低電壓的方法，以得到低電壓的大電流。所以接觸電加熱用的變壓器副端空載電壓只有2~15V。

接觸電加熱具有加熱速度快、金屬燒損少、加熱范圍不受限制，熱效率高、耗電少、成本低、設備簡單、操作方便、適用于長坯料的整體或局部加熱等優(yōu)點。但對坯料的表面粗糙皮和形狀尺寸要求嚴格，特別是坯料的端部，下料時必須規(guī)整，不得產(chǎn)生畸變。此外，加熱溫度的測量和控制也比較困難。

3)鹽浴爐加熱 鹽浴爐加熱是電流通過爐內(nèi)電極產(chǎn)生的熱量把導電介質(zhì)熔融，遒過高溫介質(zhì)的對流與傳導將埋入介質(zhì)中的金屬坯料加熱。這種方法加熱速度快，加熱溫度均勻，可以實現(xiàn)金屬坯料的整體或局部的無氧化加熱。但其熱效率較低，輔助材料消耗大，勞動條件差。

(2 )感應電加熱 感應電加熱近年來應用越來越廣泛，特別是大量用于精密成形的加熱。這是因為它具有加熱速度快、加熱質(zhì)量好、溫度易于控制，金屬燒損少、操作簡單、工作穩(wěn)定、便于實現(xiàn)機械化、自動化。這些都有利于鍛件質(zhì)量的提髙。另外，感應電加熱勞動條件好，對環(huán)境沒有污染。其缺點是，設備投資費用高、每種規(guī)格惑應器加熱的坯料尺寸范圍窄、電能消耗大（大于接觸電加熱，小于電阻爐加熱）。

感應電加熱的原理，將金屬坯料放入通過交電流的螺旋線圈（感應圈）。線圈產(chǎn)生的感應電動勢，在坯料表面形成強大的渦流，使坯料內(nèi)部的電能直接轉變?yōu)闊崮芗訜崤髁稀?/span>

感應電加熱時，電流密度沿坯料橫截面的分布情況是：中心電流密度小，表層電流密度大，這種現(xiàn)象稱為趨膚效應。

由于趨膚效應，表層金屬主要因電流通過而被加熱，心部金屬靠外層熱量向內(nèi)傳導加熱。對于大直徑的坯料，由于截面尺寸較小，可采用角鋼電流頻率，以增大電流透入深度。而對小直徑坯料，由于截面尺寸較小，可采用較高電流頻率，這樣就能夠體改效率。

由于目前我國電力工業(yè)還比較薄弱，鍛造生產(chǎn)中還不能大量采用電加熱。隨著我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展，為了適應特殊材料鍛造工藝的需要，滿足各種精密成型工藝的要求，今后加熱方法的應用必將日益擴大。

加熱方法的選擇要根據(jù)具體的鍛造要求和能源情況及投資效益、環(huán)境保護等多種因素確定。如對于大型鍛件往往以火焰加熱為主；而對子中、小型鍛件可以選擇火焰加熱和電加熱。但對于精密鍛造應選擇感應電加熱或其它無氧化加熱方法，如控制爐內(nèi)氣氛法、介質(zhì)保護加熱法，少無氧化火焰加熱等。