Utilaje de incalzire

UTILAJE DE INCALZIRE

Obtinerea unor piese tratate termic, de calitate superioara si laun pret scazut, a impus perfectionarea si diversificarea continua a utilajelor pentru efectuarea acestor operatii specifice. In prima forma, gruparea lor se face in utilaje de incalzire, utilaje de racire si utilaje si instalatii auxiliare.

Ponderea mare a utilajelor in atelierele de tratamente termice revine celor de incalzire, care ocupa circa 70% din totalul utilajelor, iar dintre acestea cuptoarele ocupa un rol important.

Clasificarea cuptoarelor de tratament termic se poate face dupa mai mult criterii, dintre care retinem urmatoarele:

A.    Dupa temperatura de utilizare

pina la 300 C, cuptoare pentru revenirea joasa a aliajelor feroase si imbatranirea celor neferoases

intre 300.550 C, cuptoare pentru revenire medie a otelurilor, calirea aliajelor usoare, nitrurare, etc.

intre 500. 750C, cuptoare pentru revenirea inalta a oteluilor, recoacere subcritica, recoacerea aliajelor de cupru, detensionare, etc.

intre 900.1150C, cuptoare pentru calirea otelurilor refractare, maleabilizarea fontelor, recoacerea otelurilor aliate, etc.

intre 1000.1350C, cuptoare pentru calirea otelurilor rapide si sintetizarea pieselor din pulberi.

B.    Dupa modul de functionare

cu actiune periodica

cu actiune continua

C.    Dupa forma de incalzire

cuptoare iincalzite cu flacara (folosind combustibil gazos, lichid sau solid);

cuptoare incalzite electric, care pot fi cu rezistenta (metalica sau nemetalica) sau cu inductie.

D.    Dupa modul si directia de manevrare a pieselor

cuptoare orizontale

cuptoare verticale

1 CUPTOARE TIP CAMERA CU FUNCTIONARE PERIODICA

Pentru productia individuala sau de serie mica cuptoarele tip camera cu functionare periodica sunt cele mai utilizate. Deservirea lor se poate executa manual (piese mici) sau mecanic in care scop se utilizeaza dispozitive adecvate.

Incalzirea cuptoarelor se poate asigura cu o flacara sau electric, in ambele cazuri putandu-se folosi tuburi radiante sau mufle pentru o mai buna uniformizare a temperaturii in interiorul camerei cuptorului sau folosirea atmosferelor controlate.

Dupa forma si dispunerea camerei, cuptoarele pot fi cu vatra orizontala, care la randul ei poate fi fixa sau mobila, si cuptoare verticale.

1.1 CUPTOARE TIP CAMERA CU VATRA ORIZONTALA FIXA

Acest tip are o utilizare universala, fiind folosit la toate tipurile de tratamente termice a aliajelor feroase si neferoase.

In fig. 1 si 2 se prezinta doua tipuri clasice de cuptoare cu vatra fixa incalzite cu flacara, dintre care ultimul este prevazut cu mufla. Aceste cuptoare se folosesc, de regula, la piese mici si cu pretentii privind calitatea suprafetei, precum si pentru tratamente termochimice. In fig. 3 si 4 se prezinta doua cuptoare electrice cu camera, cu vatra fixa, dintre care primul este prevazut cu rezistori metalici, iar cel de al doilea cu rezistori din carborund sub forma de bare. Cuptoarele cu rezistori metalici au un grad mare de universalitate, fiind intrebuintate pentru recoaceri, caliri si reveniri. Se utilizeaza cu succes la tratamente termice in cicluri complexe.

Fig. 1 Cuptor cu camera cu vatra orizontala fixa, incalzit cu flacara:

1-vatra; 2-camera de ardere; 3-camera de incalzire; 4- dispozitiv de actionare a usii; 5-usa

Cuptoarele cu bare de silita se utilizeaza pentru incalzirea pieselor la temperaturi inalte, intre 1000-1350C, in speta pentru scule din otel rapid. Elementele de incalzire sunt din carborund, sub forma unor bare cilindrice, care, de regula, se monteaza an pozitie orizontala in bolta cuptorului, uneori si sub vatra acestuia, sau chiar in pozitie verticala in peretii laterali, in locasuri prevazute special acestui scop.

Fig.2 Cuptor cu vatra orizontala fixa, cu mufla metalica, incalzit cu flacara:

1-injector; 2-mufla metalica; 3-usa; 4-camera

Fig. 3 Cuptor electric cu camera cu vatra fixa prevazut cu rezistori metalici:

1-usa; 2-mecanism de ridicare a usii; 3-locas pentru termocuple; 4-carcasa; 5-captuseala; 6-incalzitoare laterale; 7-incalzitoare in bolta; 8-placi de vatra; 9- incalzitoare in vatra; 10-instalatia perdelei de flacara

Fig. 4 Cuptor electric cu bare de silita:

1-bare de carborund; 2- placi de carborund; 3-orificii pentru termocuplu; 4-orificiu pentru introducerea atmosferei controlate

Fig.5 Agregat de calire cu camera, cu vatra orizontala:

1-mecanism cu masa rotativa de incarcare; 2-cutie de vatra; 3-carcasa camerei de calire; 4-ecluza cu actionare hidraulica; 5-usa camerei cuptorului; 6- incalzitoare de bolta; 7-ventilator; 8-conducta de gaz; 9-rezervor pentru carburare; 10-captuseala; 11-incalzitoare laterale; 12-carcasa camerei cuptorului; 13-mecanism de incarcare a cuptorului cu actiunare electrica; 14-incalzitoare pe vatra; 15-bazin de calire; 16-masa de calire cu actionare hidraulica; 17-cale cu role

Cuptoarele cu vatra orizontala fixa sunt foarte diversificate atat ca forma, marime, cat si ca grad de modernizare. In ultimul timp se extind tot mai mult cuptoarele cu bazin de calire integrat (fig. 5), numite si agregate de calire. Acestea se folosesc pentru operatii de calire sau tratamente complexe de cementare sau carbonitrurare, urmate de calire.

1.2 CUPTOARE TIP CAMERA CU VATRA ORIZONTALA MOBILA

Caracteristic pentru aceste cuptoare este faptul ca vatra se poate deplasa in afara spatiului de lucru, fapt care permite ca incarcarea si descarcarea pieselor sa se faca in afara cuptorului. Se pot incarca in acest fel piese de dimensiuni si greutati mari, utilizand poduri rulante.

Aceste cuptoare se construiesc in general la dimensiuni mult mai mari decat cele cu vatra fixa, incalzirea putandu-se realiza cu flacara (fig. 6) sau electric.

Fig.6 Cuptor tip camera cu vatra mobila:

1-usa cuptorului; 2-zidarie refractara; 3-locas injectoare; 4-camera cuptorului; 5-carucior; 6-vatra cuptorului; 7-jgheab cu nisip pentru etansare

In cazul vatrelor mai usoare, actionarea este manuala, in timp ce la cele grele se recurge la actionarea mecanica, prin cablu sau cremaliera si grup de antrenare.

Pentru a preveni patrunderea aerului fals in cuptor, si de asemenea, ca gazele calde sa nu dauneze mecanismelor caruciorului se recurge la etansarea cu jgheaburi de nisip, conform fig. 7.

Fig.7 Etansarea cu jgheaburi de nisip: 1-carucior; 2- jgheab cu nisip

1.3 CUPTOARE VERTICALE

Se utilizeza pentru tratamentul termic si termochimic al pieselor lungi in pozitie verticala, precum si a pieselor mai mici asezate in cosuri, pe gratare, etc.

Avantajul cuptoarelor verticale consta in exploatarea lor usoara si dezavantajul in dificultatea exploatarii la utilizarea atmosferelor controlate. In majoritatea cazurilor au unul sau mai multe ventilatoare pentru circularea aerului, in vederea uniformizarii temperaturii din cuptor.

La cuptoarele care lucreaza la temperaturi inalte se prevad ecrane termice, pentru protejarea pieselor de radiatia directa a incalzitoarelor.

Uneori, indeosebi la tratamentul peiselor marunte, cand se reclama intreruperi frecvente, cuptoarele verticale sunt prevazute cu mufle,acestea asigurand si o uniformizare mai buna atat a temperaturii cat si a compozitiei atmosferei in interiorul muflei.

Fig.9 Cuptor electric vertical pentru revenire: 1-cos din plasa de sirma; 2-rezistori; 3-perete izolant; 4-ventilator; 5-mecanism de actionare a capacului; 6-capac

Fig.8 Cuptor electric vertical: 1-mecanism de ridicare si rotire a capacului; 2,3,4,5-camerele superioara,mijlocie,inferioara; 6-termocuplu; 7-ventilator; 8-captuseala; 9-ghidaje; 10-ecran; 11-incalzitoare

2 CUPTOARE CU FUNCTIONARE CONTINUA

Folosirea lor este justificata numai la productia de serie mare sau de masa, adica atunci cand se trateaza un numar mare de piese din acelasi material, cu dimensiuni identice sau apropriate, respectiv sa se asigure mult timp acelasi ciclu de tratament termic.

Fata de cuptoarele cu actiune periodica ofera avantajul unei productivitati mai mari si al unei calitati superioare, cuptoarele fiind mecanizate si automatizate intr-un grad mai inalt si lucreaza, de regula, cu atmosfera controlata.

Deplasarea pieselor, in finctie de forma si de marimea lor, se poate face cu ajutorul unui transportor (conveier), dupa modelul din fig. 13, cu propulsie, cand deplasarea se face cu ajutorulunui sistem impingator-extractor, ca in fig.14, cu tamburi fig. 15 pentru piese mici sau cu vatra vibratorie.

Fig.13 Cuptor cu functionare continua cu conveier:

1-camera cuptorului; 2-transportor; 3-piesa

Fig. 14 Cuptor electric cu propulsie: 1-impingator; 2-mecanismul de ridicare a usii; 3- ventilator; 4-carcasa; 5-captuseala termoizolanta; 6-extractor; 7-camera de racire; 8-incalzitoare; 9-cale de sina.

Fig.15 Cuptor electric cu tambur: 1-incarcator; 2-captuseala termoizolanta; 3-mufla; 4-bolta detasabila; 5-carcasa; 6-baie de calire; 7-sistem de actionare a muflei; 8-rezistori

Un alt tip de cuptor cu functionare continua este cel cu vatra rotitoare (carusel), care poate fi construit in mai multe variante, dintre care una, si anume, cu vatra inelara se prezinta in fig. 16.

Cuptoarele "carusel" au avantajul ca pot fi utilizate la temperaturi mai inalte, partea de sustinere a vatrei poate fi ceramica, iar camera de lucru nu are piese metalice care sa limiteze temperatura corpului. De asemenea, pot incalzi piese de forme complicate fara cutii de vatra, fapt care la alte cuptoare nu este intotdeauna posibil.

Dezavantajul lor principal consta in dificultatea necanizarii operatiilor de incarcare-descarcare si in incomditatea folosirii in linii tehnologice, deoarece ferestrele de incarcare si descarcare sunt alaturate.

Fig.16 Cuptor electric cu vatra inelara: 1-bolta; 2-rezistori; 3-usi; 4-captuseala termoizolanta; 5-vatra rotitoare; 6-cadru; 7-actionarea mecanismului de rotire; 8-carcasa; 9-jgheab cu nisip pentru etansare

CUPTORUL ELECTRIC CU ARC

Este agregatul folosit pentru topirea minereurilor sulfuroase de cupru si nichel si a altor materii prime neferoase. Cuptorul electric este prevazut cu trei pana la sase electrozi coliniari ce se introduc prin bolta si patrund in zgura la o adancime de 200-800 mm, zgura jucand rolul de rezistenta .

In figura 6.se prezinta schema cuptorului electric cu arc de topire iar schema mecanismului topirii in acest cuptor se prezinta in figura 7.

Fig..6. Schema cuptorului electric cu arc de topire

orificii de alimentare, 2- electrozi, 3- transformatoare, 4- concentrat, 5- zgura, 6- mata

topirea incarcaturii

schimb de caldura si circulatia zgurei

circulatia gazelor

alimentarea , distributia si transformarea energiei

reducerea zgurei cu cocs

zgura

mata