![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Изменение свойств стали в процессе нагрева.
При нагреве стали изменяется ее магнитная проницаемость и удельное сопротивление. Под действием магнитного поля соленоида ферромагнитное вещество (заготовка) намагничивается и само создает магнитное поле. В результате происходит сложение магнитных полей соленоида и ферромагнитного вещества, что вызывает увеличение плотности силовых линий. Отношение числа силовых линий, проходящих через определенную площадку в присутствии данного вещества, к числу магнитных силовых линий при отсутствии данного вещества ( Иначе говоря, магнитная проницаемость показывает, во сколько раз результирующее поле в намагниченной среде сильнее или слабее поля создаваемого током в вакууме. В международной системе единиц магнитная проницаемость определяется как произведение:
где В международной системе единиц Необходимо отметить, что в отличие от Для технических расчетов относительная магнитная проницаемость диамагнитных и парамагнитных веществ принимается равной единице. Особую группу составляют ферромагнитные вещества, к которым относятся стали. Относительная магнитная проницаемость у них может достигать нескольких тысяч. При температурах выше 800оС удельное сопротивление сталей различных марок почти одинаково. В среднем можно принять удельное сопротивление в интервале температур 800-900оС приблизительно равным 10-6Ом∙м. Зависимость удельного сопротивления от температуры для стали с содержанием углерода 0,4…0,5% приведены на рисунке 2. Из кривой видно, что на промежутке 16 – 800оС удельное сопротивление возрастает примерно в пять раз, затем практически остается постоянным. Магнитная проницаемость слабо зависит от температуры примерно до 650-700оС, после чего резко уменьшается и достигает величины примерно равной магнитной проницаемости вакуума (рис. 2). Это связанно с тем, что при нагреве до температуры около760оС (точка Кюри) большинство сталей переходит из магнитного состояния в немагнитное. Итак, с ростом температуры уменьшается магнитная проницаемость, резко возрастает глубина проникновения тока в сталь(рис. 2), табл. 1.
Рисунок 2. Зависимость относительной магнитной проницаемости и удельного сопротивления. Глубину проникновения тока до температуры 700-750оС называют «холодной», а выше температур 750 -800оС - «горячей» глубиной проникновения тока. При нагреве сталь теряет магнитные свойства, прогреваясь от слоя к слою, от поверхности внутрь. Из теории распространения электромагнитных волн в металлических проводниках известно, что при падении волны на поверхность плотность вихревого тока убывает вглубь проводника. График зависимости амплитуды плотности тока Из графика видно, что плотность тока резко убывает вглубь заготовки, резко уменьшается Величина При таком допущении:
где Формула носит название формулы Штейметца и широко применяется в расчетах.
Рисунок 3. Зависимость амплитуды плотности тока
При расчете стальных заготовок: для T = 1150оС, для T = 25оС, Из формулы (1) следует, сто глубина проникновения вихревых токов в металл растет с увеличением электрического сопротивления и уменьшается при возрастании относительной магнитной проницаемости металла (рис. 2), т.е. растет с ростом температуры заготовки. С увеличением частоты тока глубина проникновения уменьшается и наоборот. Для расчета глубины проникновения тока можно использовать аналогичные формулы. Как было сказано выше, в процессе нагрева заготовки тепло передается от ее поверхности к центру. Поверхность на глубину проникновения тока нагревается токами Фуко, а центральная часть заготовки получает тепло за счет теплопроводности материала. Характер изменения температуры (при обычном нагреве) на поверхности (t0) и в центре (tц) заготовки по времени нагрева показан на рисунке 4.
Рисунок 4. Зависимость температуры от времени нагрева (в зоне электромагнитного поля) и охлаждения (вне зоны). Разность температур между поверхностью и центром В случае технологической необходимости и более равномерном нагреве заготовки для выравнивания температуры по сечению и длине применяют термостаты, в которых заготовка выдерживается не подвергаясь воздействию электромагнитного поля.
|