Выше было показано, что
электрические характеристики электроконтакт ных установок различного
конструктивно-технологического типа существенно зависят от
электросопротивления материала /нагреваемой заготовки, изменяющегося
в процессе нагрева в зависимости от температуры. Следовательно,
характеристики электроконтактных установок и их технические данные!
которые будут рассмотрены ниже, находятся в сложной зависимости от
температуры детали в каждый данный момент времени; это влияние
сказывается через изменение электросопротивления
заготовки.
Физически влияние температуры
на электросопротивление заготовки зависит от характера распределения
температурного поля в направлении гродольнои и поперечной осей, т. с. по
длине и по поперечному ссченню нагреваемой заготовки.
Распределение и методика
расчета температурного поля или температуры по поперечному сечению
нагреваемой заготовки при электроконтактном нагреве исследованы А. X.
Валеевым, а по длине заготовки — автором книги.
Так как при электроконтактном
нагреве применяется ток промышленной частоты и нагреву подвергаются
детали или заготовки преимушественно с поперечными размерами до 75—80 мм,
когда явлением скинн-эффекта можно пренебречь уже при температурах
400—500° С, то в настоящей работе и приведены необходимые на практике
аналитические зависимости для рас чета распределения температурного поля
по длине нагреваемой зоны заготовки открытой ее части (участок между
контактами) и под контактами при применении радиальных контактов. Нагрев
аготовок при зажатии их в торцовых контактах встречается сравнительно
редко и поэтому в данной работе не рассматривается. Сведения о нем даны в
работе А. М. Беляева (диссертация на соискание ученой степени канд. техн.
наук).
Здесь будут изложены только
основные физические и теоретические положения и аналитические зависимости,
позволяющие практически рассчитать распределение температурного поля
(температуры) вдоль оси нагреваемой заготовки или детали в
зависимости от основных и наиболее сущео венно влияющих на характер
распределения поля физических факторов процесса и заготовки,
геометрических параметров последней и токоподводя щих контактов
нагревательной установки.
Так как условия выделения
тепловой энергии н теплообмена с окружающей средой указанных выше
участков нагреваемой заготовки различные, то и вывод и выражения самих
формул расчета температуры для каждого участка будут
отличаться.
При нагреве электрическим током
открытой части заготовки происходят следующие тепловые
процессы-
1) в каждом элементе объема нагреваемого тела
выделяется тепловая энергия электрического тока, за счет которой
повышается температура тела и осуществляются внутрифазовые превращения в
металле,
2) часть тепловой энергии теряется в окружающее
пространство вследствие конвекции и излучения;
3) часть энергии отводится в подконтактные зоны
и от них в неиагре-ваемые концы и токоподводящие контакты. В случае
большого переходного контактного сопротивления в переходном слое может
выделяться избыточная тепловая энергия, которая в определенный период
нагрева может отводиться в открытую часть заготовки, обусловливая местное
повышение температуры, а иногда и перегрев последней вблизи контакта или
под контактом.
В каком направлении будет
переходить тепловой поток, зависит от температуры граничной зоны по
сравнению с соседней зоной открытой части детали [27]. В процессе нагрева
это направление теплового потока может изменяться в зависимости от
изменения переходного контактного сопротивления и температуры
токоподводящих контактов.
В подконтактной зоне происходят
следующие тепловые процессы: 1) в каждом элементарном объеме зоны
выделяется тепловая энергия электрического тока, неравномерно
распределенного по длине зоны, т. е.
