• Способ №2 определения времени нагрева до заданной температуры.
• Способ №3 определения времени нагрева до заданной температуры.

В контексте Термообработка. Закалка стали.

Общая продолжительность нагрева, т. е. общее время пребывания изделий в нагревающей среде t_общ, состоит из двух слагаемых — времени нагрева до заданной температуры t_н и времени выдержки при этой температуре t_в

t_общ = t_н + t_в          (1)  

Время выдержки при заданной температуре t_в можно упрощенно принять равным 1 мин для углеродистых сталей и 1,5 - 2 мин для легированных сталей. При нагреве крупных деталей (когда время нагрева до заданной температуры t_н значительно больше, чем 1—2 мин), величиной t_вможно пренебречь.

Время нагрева до заданной температуры t_н можно определить несколькими способами.

Способ №1 определения времени нагрева до заданной температуры.

t_н = aD          (2)

где   а — коэффициент, определяемый экспериментально, в сек/мм;

D— диаметр изделия в мм.

Если изделие квадратного или прямоугольного сечения, то вместо величины D берут толщину изделия H. Значения коэффициента а в зависимости от условий нагрева и формы изделия приведены в табл. 1.

По формуле (2) определяется время при всестороннем нагреве. Если нагреваются несколько изделий с различным расположением на поду печи, то получаемый результат надо умножить на коэффициент равномерности нагрева соответственно данным, приведенным в таблице 2. Этот способ определения времени нагрева   наиболее   простой   и   распространенный, но недостаточно точный, так как он не учитывает влияние нагрева с торцов и соотношения длины и диаметра (толщины) изделия.

Таблица 2. Коэффициенты равномерности нагрева круглых и квадратных заготовок в зависимости от их расположения на поду печи (В. Ф. Копытов)

Расположение заготовок	Коэффициент равномерного нагрева	Расположение заготовок	Коэффициент равномерного нагрева
	1		1
	1,4		1
	4		2
	2,2		1,4
	2		1,3
	1,8		1,7

Способ №2 определения времени нагрева до заданной температуры.

Этот способ предложен А.П. Гуляевым

t_н = aD = 0,1D          (3)

где  D— диаметр шара в мм;

t_н— время сквозного прогрева шара в мин.

По данной формуле можно определять только время нагрева стальных шаров и соли (время сквозного прогрева шаров в соляной ванне имеет прямолинейную зависимость).

Для определения времени нагрева различных по форме изделий в различных средах с учетом их расположения в печи формула (3) будет иметь вид:

t_н = 0,1K₁K₂K₃D₁ мин.           (4)

гдеD₁ — размерная характеристика нагреваемого изделия в мм, т. е. минимальный размер максимального сечения. У изделия, показанного на рис. 1, максимальное сечение 30X40 мм и, следовательно, минимальный размер этого сечения и будет являться размерной характеристикой изделия: , D₁=30.

Рис.1. Деталь с максимальным сечением 30X40 мм

K₁— коэффициент формы — имеет следующие значения: для шара—1; для цилиндра — 2; для параллелепипеда — 2,5; для пластины — 4 (указанные коэффициенты можно принимать при отношении длины к диаметру (d) или толщине (а) более 3; если l : d или l : а пределах 1,5 — 2,5, то эти коэффициенты надо умножить на 0,75);

K₂ — коэффициент среды (для нагрева в соли равен 1, в свинце — 0,5, в газовой среде — 2);

K₃— коэффициент равномерности нагрева (по таблице 1).

Этот способ определения времени нагрева достаточно точен и наиболее удобен для практического применения.

Пример. Определить время нагрева в электропечи детали, изображенной на рис. 1. Детали на поду печи расположены друг от друга на расстоянии d. Сталь легированная. Находим соответствующие коэффициенты:

K₁= 2,5;   K₂=2;  K₃= 2;  D₁ = 30

(максимальное поперечное сечение 30X40):

t_н= 30 мин; t_общ = 30 + 2 = 32 мин.

Способ №3 определения времени нагрева до заданной температуры.

Этот способ предложен Е.А. Смольниковым.

где t_н— время нагрева в мин; V— объем тела в см³;

F — поверхность тела в см²;

Отношение V / F называется геометрическим показателем тела W.

Получим следующую формулу для определения времени нагрева

t_н= K·W          (6)

Значение W вычисляется по формулам, приведенным в таблице 3, а коэффициент К по таблице 4.

Условные обозначения в таблице:

D — наружный диаметр в см; d— внутренний диаметр в см; D₁—диаметр окружности, вписанной в данный многоугольник, в см; l — полная длина тела в см; l₁— длина нагреваемой части тела в см; В — ребро куба или толщина пластины в см; а — ширина пластины в см.

Этот способ определения времени нагрева является более сложным, но и более точным.

Все три приведенных способа применимы для определения времени нагрева изделий диаметром (стороной квадрата) 3 — 100 мм.

Рис. 2. Продолжительность выдержки инструмента из быстрорежущей стали при окончательном нагреве под закалку в расплавленных солях в зависимости от диаметра (толщины) детали

кривая  1 - инструменты прямоугольного сечения   (резцы); кривая 2 - фасонные цилиндрические  инструменты;  кривая   3 - сверла

В табл. 5 приведены примеры расчета продолжительности окончательного нагрева изделий простой формы в соляных ваннах при закалке.

Таблица 5. Примеры расчета продолжительности окончательного нагрева изделий в соляных ванна

Для определения продолжительности подогрева и окончательного нагрева под закалку различных инструментов можно пользоваться формулами, приведенными в табл. 6.

Продолжительность выдержки инструмента из быстрорежущей стали при окончательном нагреве под закалку в расплавленных солях можно определить по кривым, приведенным на рис 2.

Таблица 6. Формулы для определения продолжительности подогрева и окончательного нагрева под закалку инструментов

D—диаметр режущей части инструмента в мм; d — диаметр отверстия инструмента в мм; l — высота или толщина инструмента в мм; а, b, с — коэффициенты — см. табл. 7.

На многих заводах приняты следующие нормы выдержки на 1 мм диаметра: при нагреве в пламенных печах 1 мин, в электропечах 1,5—2 мин, в соляных ваннах 0,5 мин, в свинцовых ваннах 0,1—0,15 мин.