Блог викладача спецдисциплін Ангеліни Гордаш : Урок 2. Засоби вимірювання температурного режиму

Урок 2. Засоби вимірювання температурного режиму

Урок №2

Тема програми: Виконання ручного дугового, плазмового газового, автоматичного зварювання та наплавлення середньої складності деталей, вузлів та конструкцій з конструкційних сталей, кольорових металів та сплавів, у всіх положеннях шва, крім потолкового, автоматичне та механізоване зварювання деталей, вузлів апаратів, конструкцій, трубопроводів з різних сталей, чавуну, кольорових металів та сплавів.

Тема уроку: Засоби вимірювання температурного режиму .

Мета уроку:

Ø навчальна: вивчити засоби вимірювання температурного режиму ;

Ø виховна: формувати творчу працелюбну особистість, поважне ставлення до своєї професії;

Ø розвиваюча: сприяти розвитку пам'яті, технічного мислення, творчого мислення до підходу проблемних питань.

Вид уроку: комбінування.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Дидактичне забезпечення: опорний конспект, роздатковий матеріал.

Методи навчання: словесні (пояснення з елементами бесіди), наочні (демонстрації).

Матеріально-технічне забезпечення: дошка, опорний конспект учня, підручник, ноутбук.

Орієнтовний план проведення уроку:

І. Організаційна частина (3 хв)

ІІ. Актуалізація опорних знань (5 хв)

ІІІ. Повідомлення теми, мети завдань уроку (2 хв)

IV. Вивчення нового матеріалу (30 хв)

V. Підсумок уроку (5 хв)

Хід уроку

І. Організаційна частина.

1. Перевірка присутніх учнів

2. Назначення чергових

ІІ. Актуалізація опорних знань (методом бесіди з'ясову питання):

1. Що таке вимірювальний прилад?

2. Які засоби вимірювання температурного режиму ви знаєте?

ІІІ. Мотивація навчально-трудової діяльності.

Сьогодні ми ознайомимося із засобами вимірювання температурного режиму . Отримані знання та вміння ви зможете застосовувати на практиці.

IV. Повідомлення теми, мети, завдань уроку.

Тема уроку « Засоби вимірювання температурного режиму» . На цьому уроці ми ознайомимося із засобами вимірювання температурного режиму .

V. Вивчення нового матеріалу.

План вивчення:

1) Нагрівальні прилади.

2) Засоби вимірювання температурного режиму.

VI. Підсумок уроку.

6.1 Рефлексія

1. Чи всі ви зрозуміли?

2. Тоді дайте відповіді на мої запитання:

1. Назвіть способи нагрівання металу.

2. Які вимірювальні прилади використовують на виробництвах?

3. Зробіть перелік засобів вимірювання температурного режиму.

4. Як здійснити контроль температури під час обробки тиском?

Оцінювання активності учнів на уроці

Отже, сьогодні на уроці ви ознайомилися із засобами вимірювання температурного режиму .

Домашнє завдання

Конспект, Біковський «Зварювання, різання, контроль якості під час виробництва металоконструкцій» с. 39-52, 7-9 .

Опорний конспект

1. Нагрівальні прилади

Способи нагрівання металу

Спосіб нагрівання визначається характером передачі тепла металу. Якщо тепло передається металу за рахунок зіткнення його поверхні з якоюсь средою (газоподібною, рідкою або твердою), нагрітим до більш високої температури, то такий спосіб нагрівання є непрямим .

Якщо тепло акумулюється безпосередньо в самому металі (у поверхневому шарі або у всьому перетині), а температура довкілля залишається нижчою за температуру металу, то такий спосіб нагрівання називається прямим . Наприклад, нагрів металу в печах, розплавлених солях, а також в електроліті є непрямим нагріванням;нагрів металу, що відбувається при пропущенні через нього електричного струму (контактний, індукційний), є прямим нагріванням.

Передача тепла металу при непрямому нагріванні відбувається за рахунок конвекції та випромінювання.Кількість тепла, передана металу випромінюванням, у звичайних печах становить близько 20% всього тепла, у печах швидкісного нагрівання – близько 80%. Поширення тепла в металі від його поверхні всередину відбувається за рахунок теплопровідності.

На виробництві нагрівальні прилади бувають таких типів:

Полум'яні печі: рекуператори та регенератори, нагрівальні колодязі, щілинні та очкові печі;

Полум'яні печі безперервної дії;

Печі швидкісного нагрівання;

Печі безокисного нагрівання;

Механізовані печі: печі з крокуючими балками, печі з роликовим подом, конвеєрні печі;

Електронагрівальні пристрої: печі опору, індукційне нагрівання, індукційний нагрівач, електроконтактний нагрів.

Газополуменеву обробку металу використовують для виправлення дефектів виробів з нього після зварювання за рахунок локального концентрованого нагрівання та швидкого охолодження, завдяки чому у виробі виникають зусилля, достатні для зменшення або виправлення місцевого дефекту.

Починають нагрівання з випуклої сторони деформованої поверхні за допомогою універсальних чи спеціалізованих пальників.

Спочатку вибирають ділянку і визначають ширину зони нагрівання, яка складає від половини до двох толщин листа, а при виправленні валів – 0,2-0,5 діаметра валу, і нагрівають до температури 250-650 ˚ С залежно від величини прогину, але у всіх У випадках температура не повинна перевищувати температуру початку структурних перетворень для металу. На мал. 4.7 показано схеми нагрівання для виправлення дефектів різних деталей.

Для прикладу розглянемо сучасний нагрівальний прилад IDEAL INDUCTOR 1.5, розроблений для швидкого нагрівання металевих деталей. Пристрій INDUCTOR 1.5 може замінити стандартні способи нагрівання горючими газами (пропан-бутан-кисень, ацетилен-кисень) у майстерень, ремонтних майстерень, автомобільних заводах та скрізь, де потрібно нагрів болтових з'єднань, втулок, підшипників маточин з метою їх розбирання і т. д. Він використається скрізь, де є необхідність у швидкому використанні та існує ризик пошкодження нагрітої полум'ям області, наприклад, оббивка, лак, гумові шланги, електричні проводи тощо.

Малюнок 1.1 Індукційний нагрівач IDEAL 1,5 kW 230 V

ОБЛАДНАННЯ:

· Стаціонарні змійовики - для труб опалення, винти, секції тощо . різного діаметру.

· Гнучкі змійовики - призначені для намотування на них нагрітого матеріалу.

· Феритові котушки та плоскі котушки з фокусом - призначені для нагріву плоского матеріалу, листів тощо .

Малюнок 1.2 Принцип роботи нагрівача IDEAL 1,5 kW 230V

INDUCTOR 1.5 може нагріти гвинт або гайку M20 до 800 ° C за 15 секунд. Підготовка до використання зазвичай відбувається швидше, ніж підготовка до процесу нагрівання та з застосуванням пальників для горючого газу. Процес індукційного нагрівання починається після підключення нагрівача до розетки 230 В, розміщення або підведення котушки індуктора до нагрівається деталі та натискання кнопки.

2. Засоби вимірювання температурного режиму

Перше, що ми можемо побачити при виконанні нагрівання металу, це зміна кольору.

Кольори мінливості металу - це особливий спектр кольорів, які можуть утворюватися на зовнішніх покриттях різних залізних сплавів через утворення оксидних плівок. Останні з'являються під час прогрівання металевих поверхонь до заданих температур. Потрібно акцентувати увагу на тому факті, що кольори мінливості вважаються вадою одержуваного зварного з'єднання.

Малюнок 2.1 Мінливість металу

За допомогою тонів мінливості неможливо розрахувати температуру металевого сплаву (досить точно), оскільки на цей показник впливають багато показників. До таких варто віднести:

- присутність різних домішок та додаткових компонентів у зварюваних металевих сплавах ;

- період прогріву (годинний інтервал, протягом якого вироби з металу нагріваються до зовнішніх показників температури за відсутності теплової віддачі) ;

- швидкість розігріву (зміна температурних показників деталі за тимчасову одиницю під час її прогрівання),

- ступінь освітлення простору, де виконувалася гарт або зварювання заготовок.

Якщо необхідно створення інструментів з високою щільністю (різальних кромок різців, виробів для виконання хірургічних втручань), то мінливість зобов'язана мати яскравий колір. Це можуть бути жовті, оранжеві чи червоні відтінки. До зелених та пурпурових відтінків нагріваються вироби, що використовують у деревообробному виробництві. Для досягнення пружності під час виробництва пружин, вил, ножів та пилок потрібно розігрівати метал до чорного або синього кольору.

Малюнок 2.2 Кольори мінливість металу

Особливості, що надають впливу на оперативність заданих оксидних плівок

Акцентуємо увагу, що оксидні плівки на металевих заготовках утворюються з різною швидкістю.Це залежить від:

- типу вироби (мінливість утворюється з більшою швидкістю, якщо використовуються загартовані елементи);

- показників шорсткості. Вироби, які мають суттєві нерівності, отримують дуже товсту плівку. Завдяки чому привабливого переливання тонів можна не помітити. Якщо говорити про поліровані вироби, то на їх поверхнях швидко утворюється найтонша рівна куля окислів ;

- присутності бруду, інших непотрібних компонентів. При виконанні прогрівання всі зовнішні елементи (бруд, іржа, масляна куля) обвуглюються, що робить процедуру утворення рівномірної плівки складнішою;

- технологічні особливості нагріву. Прилади, що застосовуються для прогрівання заготовок, також позначаються на цьому процесі. Для цього краще застосовувати пристрої, які дозволяють здійснювати контроль та підтримувати потрібну температуру на стабільному рівні.

Відзначимо, що температура мінливості металу може відрізнятись при підключенні кожного окремого типу сплаву. Тому є чимало списків та таблиць, де відображаються співвідношення температури та відтінків.

Контроль температури під час обробки тиском

У виробничих умовах контроль температури здійснюється шляхом виміру її відповідними приладами, названими пірометрами.

Рисунок 2.3 Принципова схема оптичний пірометр зі зникаючою ниткою

Пірометри , що застосовуються, підрозділяються на:

- - термоелектричні ;

- - оптичні ;

- - радіаційні ;

- - фотоелектричні.

Пірометри крім безпосереднього виміру температури можуть виконувати функції регуляторів теплового режиму роботи нагрівальних пристроїв. Найбільше застосування отримали термоелектричні пірометри, що складаються з термопари та мілівольтметра або потенціометра. Ці пірометри досить зручні внаслідок можливості фіксації та автоматичного запису температури на великому відстані від вимірюваного об'єкта та забезпечують велику точність виміру (до ±5°). Для виміру температур до 1100°С застосовуються хромельалюмелеві термопари, а для температур до 1500°С платино-платинородієві.

У виробничих умовах для періодичного швидкого контролю температури розігрітого тіла застосовується оптичний пірометр зі зникаючою ниткою, принципова схема якого зображена на рис. 2 . Дія цього пірометра заснована на порівнянні випромінювання розпеченого тіла з яскравістю нитки лампи накалювання. Через об'єктив 1 лучі розпеченого тіла потрапляють в окуляр 4, а потім у око спостерігача. У зоровій трубі 2 поміщено лампу накалювання 3, розжарення нитки якої регулюється за допомогою реостата 7, включеного до ланцюга батареї, або аккумулятора 6. При збігу температури розпеченого тіла з температурою нитки на тлі тіла зникає. При температурі тіла, більш ніж температура нитки, остання матиме вигляд темної. Точність виміру багато в чому залежить від стану поверхні розпеченого тіла (від наявності або відсутності окалини) та від досвіду пірометриста. Оптичним пірометром можна вимірювати температури від 700 до 1500°С.

Радіаційні пірометри (ардометри) працюють за допомогою платинової пластинчастої термопари, поміщеної біля зорової труби, що спрямовується об'єктивом на розпечене тіло. Теплові лучі, випромінювані тілом, фокусуються об'єктивом на спаї платинової термопари. Виникаюча тобто нар. с. фіксується мілівольтметром, градуйованим у градусах за Цельсієм. Такі пірометри придатні для вимірювання температури робочого простору печей.

Фотоелектричний пірометр

є приладом, який служить для виміру або реєстрації температур за допомогою фотоелемента. Якщо у візуальному оптичному пірометрі очей – спостерігача порівнює яскравість об'єктів, то фотоелемент у фотоелектричному пірометрі порівнює або вимірює світлові потоки від розпечених тіл, що створюють ту чи іншу освітленість на його катоді. Фотоелектричний пірометр відрізняється високою точністю вимірювань і швидкою дією, завдяки чому він часто застосовується як пристрій, що виключає при швидких процесах нагрівання, наприклад, таких як індукційний та електроконтактний.

Сучасні вимірювальні прилади у металургії