Распределение температуры по сечению заготовки
Прогрев заготовки по сечению осуществляется за счет теплопередачи от наружных слоев к внутренним. Чем меньше коэффициент теплопередачи металла, больше скорость нагрева* и площадь поперечного сечения заготовки, тем больше разность температур между наружными и внутренними слоями заготовки.
Под действием высокой температуры наружные слои расширяются больше внутренних, вследствие чего между ними возникают напряжения, которые могут привести к разрушению металла.
* Скорость нагрева характеризуется увеличением температуры заготовки в единицу времени (°С/мин или С/ч).
В большинстве своем заготовки из углеродистых конструкционных сталей сечением до 100 мм благодаря высоким теплопроводности и пластичности металла ”не боятся” быстрого нагрева, поэтому их можно закладывать холодными в печь с температурой до 1300 0 С.
Высокоуглеродистые и высоколегированные стали и многие сложные сплавы, имеющие низкие теплопроводность и пластичность, во избежание образования трещин требуют медленного нагрева. Заготовки из таких сталей и сплавов загружают в печь, имеющую сначала невысокую температуру, некоторое время выдерживают при этой температуре и только после прогрева заготовок по всему сечению увеличивают ее. После того как наружные слои заготовок нагреются до ковочной температуры, заготовки оставляют еще некоторое время в печи для выравнивания температуры металла по всему сечению. Это время называется временем выдержки. Крупные слитки из легированных сталей при нагреве подвергают нескольким выдержкам при различных температурах.
Ковать неравномерно нагретую заготовку опасно вследствие различных по ее сечению деформаций металла и возможного его разрушения. При объемной штамповке и ковке в подкладных штампах неравномерный нагрев приводит к незаполнению рабочего ручья штампа и снижению стойкости инструмента.
Следует иметь в виду, что в процессе ковки, особенно при больших скоростях деформации и невысокой температуре заготовки, выделяется теплота, распределяемая неравномерно по объему заготовки.
