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國外熱處理技術(shù)及熱處理設備
來(lái)源:www.canzheng.com.cn 作者:wangxiansheng 日期:2017/2/18 15:09:32 瀏覽次數:2740
國外熱處理技術(shù)及熱處理設備
來(lái)源:www.tjdl168.com 作者:熱處理設備 日期:2015/11/5 17:12:29 瀏覽次數:574
1.熱處理技術(shù)現狀 (1)推廣應用高壓氣冷淬火 國外的熱處理廠(chǎng)家非常重視熱處理過(guò)程中的冷卻。根據產(chǎn)品的技術(shù)和工藝要求,可進(jìn)行慢速冷卻、油淬冷卻、一次性氣淬冷卻等?焖贇夥昭h(huán)冷卻采用向冷卻室噴射高壓氣體,由計算機控制流速和流量的變化,以達到在特定時(shí)間內冷卻速度,從而實(shí)現熱處理過(guò)程中所要求的冷卻曲線(xiàn),確保零件的熱處理質(zhì)量。以前采用氣淬方式冷卻的淬火氣體有氮氣、氦氣等,現在用空氣強烈噴射,使工件在極快速度下冷卻,淬火后表面僅有極薄的氧化色膜,呈灰白色,零件色彩依然美觀(guān),而節約大量氮氣和惰性氣體,使熱處理成本進(jìn)一步下降。 真空低壓滲碳與高壓氣淬相結合是當今一種先進(jìn)的滲碳淬火工藝,它具有滲碳速度快、碳化物組織優(yōu)良、淬火開(kāi)裂和變形小、節約能源和滲碳劑原料、滲碳零件表面質(zhì)量好、并有利于環(huán)保等特點(diǎn)。
(2)熱處理設備采用油冷 風(fēng)機冷卻、熱交換器冷卻、淬火油槽冷卻等所有需冷卻的裝置,全部采用油封式自冷,全面取代水冷循環(huán)系統,整個(gè)熱處理爐不用任何冷卻水。例如,熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機冷卻:將原水冷套進(jìn)出水管改用油管引出,接近風(fēng)機處放一個(gè)直徑為102mm的小油箱,油冷卻系統全封閉,當風(fēng)機軸承有熱量增加時(shí),被加熱的油比重小,自然向上浮起,引起油自然循環(huán)。在小油箱存油量和自然散熱的情況下,熱油被冷卻后又加入循環(huán),達到在不耗油又不需要動(dòng)力的條件下完全取代水冷。淬火油槽板式換熱器中的水換成冷卻油,冷卻油受到熱油的熱交換而被升溫,油比重的變化引起冷卻油的自身循環(huán),在爐頂的油箱外加上散熱片,配合風(fēng)扇的作用,達到全油冷的效果,節約大量的冷卻水。
(3)滲氮爐上采用氫探頭 德國的Ipsen公司已應用氫探頭和相應的技術(shù)測控滲氮爐內的氮勢,以對滲氮的爐氣氛進(jìn)行調節和控制,實(shí)現滲氮爐的現代化。
(4)燃氣輻射管 目前,歐洲的熱處理設備已大部分采用燃氣輻射管,使用天然氣加熱。燃氣加熱技術(shù)和裝備在歐洲已十分成熟,天然氣燒嘴已有標準系列,由專(zhuān)業(yè)燒嘴廠(chǎng)制造供應,并將燃氣輻射管的內管由不銹鋼換成陶瓷,延長(cháng)使用壽命并提高功率。天然氣加熱提高能源利用率,降低生產(chǎn)成本。
2.熱處理變形與預防方法 熱處理變形有兩種類(lèi)型:一是尺寸的變化,二是零件幾何形狀的變化。熱處理技術(shù)不同,零件尺寸和幾何形狀的變形及防變形方法亦不相同。 熱處理加熱奧氏體化過(guò)程中,保溫時(shí)間越長(cháng),溫度越高,則溶入奧氏體的碳越多,馬氏體轉變時(shí)產(chǎn)生的膨脹越大。冷卻時(shí),馬氏體膨脹最大,上貝氏體次之,下貝氏體和屈氏體的體積變化很小。低溫回火時(shí),馬氏體發(fā)生收縮,收縮量與過(guò)飽和的碳含量成正比。在室溫-200℃加熱時(shí),部分殘余奧氏體會(huì )轉變成馬氏體,出現膨脹。但該膨脹因200℃附近馬氏體發(fā)生分解,因此表現上變化不大。 在常規熱處理中,零件形狀變化的主要原因是熱處理加熱和淬火時(shí)發(fā)生的熱應力和相變應力。加熱速度過(guò)快、相對于加熱爐而言零件太大、零件各部分的溫度不同,都會(huì )導致熱變形。保溫時(shí),加工的殘余應力會(huì )發(fā)生釋放而產(chǎn)生變形,零件的自重也會(huì )導致變形。冷卻時(shí),由于零件不同部位的冷卻速度不同,會(huì )形成熱應力而使零件變形。即使冷卻速度相同,冷卻總是表面快,心部慢。因此,先相變的表面使未相變的心部發(fā)生塑性變形。如果材料中存在合金成分的偏析,或者表面脫碳,則相變應力更不均勻,更易導致零件變形。另外,如果零件厚薄不均,也會(huì )造成冷卻速度不同。 在鍛件的熱處理中,減少變形的零件擺放方式,一是盡可能垂直吊掛,二是垂直放在爐底部,三是用兩點(diǎn)水平支撐,支點(diǎn)位置處于全長(cháng)的三分之一與四分之一之間,四是平放于耐熱鋼工裝上。 在零件的冷卻過(guò)程中,淬火介質(zhì)的種類(lèi)、冷卻性能、淬硬性等與變形有關(guān)。冷卻性能的變化可通過(guò)改變介質(zhì)的黏度、溫度、液面壓力、使用添加劑、攪拌等進(jìn)行調節。淬火油的黏度越高,溫度越高,橢圓形變形越小。在靜止狀態(tài)下,變形較小。
以下幾種方式可有效降低變形:
①鹽浴淬火;②高溫油淬火;③QSQ法;④減壓淬火;⑤一槽三段淬火。鹽浴淬火和高溫油淬火相似,都是在馬氏體轉變溫度處淬火,使馬氏體相變的均勻性增加。QSQ是雙液淬火。減壓淬火是通過(guò)降低淬火介質(zhì)的液面壓,從而延長(cháng)蒸汽膜階段,高溫區的冷卻速度下降,使零件各部分的冷卻速度均勻。一槽三段淬火結構簡(jiǎn)單,首先將零件從淬火溫度油冷至略高于Ms點(diǎn)的溫度,隨后出爐,在氣氛中保持,使零件整體溫度均勻,然后再油冷,使馬氏體相變均勻進(jìn)行,變形的不規則性得到極大的改善。
3.歐洲先進(jìn)熱處理設備的特點(diǎn)
(1)全自動(dòng)控制的熱處理生產(chǎn)線(xiàn) 為了使工件在生產(chǎn)線(xiàn)上自如地完成整個(gè)所要求的熱處理工藝過(guò)程,被特定設計的連續爐相互連接溝通。爐膛內可多方位貫通,并可使工件料筐90℃角轉入下道加熱區或過(guò)渡保溫箱,經(jīng)傳送抵達下一工序或進(jìn)入冷卻室冷卻。這種爐體結構和傳送裝置都具有相當高的水平。以可控氣氛箱式爐為例,為滿(mǎn)足滲碳、碳氮共滲、氮碳共滲、淬火或光亮淬火、等溫淬火等熱處理工藝的實(shí)施,料盤(pán)和料架上的工件以冷鏈驅動(dòng)的方式自動(dòng)送入、通過(guò)和送出爐膛,在各自的爐子中完成所要求的工藝。箱式爐與相應的計算機輔助測量、控制與調節系統連用,形成各個(gè)獨立的模塊單元,易于相互連接,構成完善、靈活、組合式自動(dòng)熱處理系統。
(2)高壓氣淬密封箱式爐和多室貫通式密封箱式爐 高壓氣淬密封箱式后室為密封箱式爐結構,前室進(jìn)行高壓氣淬。工件在后室保護氣氛中無(wú)氧化加熱或在滲碳氣氛中滲碳,在前室進(jìn)行無(wú)氧化光亮淬火。后室爐襯為氧化鋁和保溫陶瓷纖維,發(fā)熱元件為臥式并聯(lián)電熱輻射管,頂置爐內熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機,保護氣氛可采用甲醇或氮氣;前室中部為工件氣淬室,下部為進(jìn)氣管道,上部為冷卻回風(fēng)熱交換器。前室外側安裝變頻調速大功率風(fēng)機,通過(guò)氮氣或氦氣的快速循環(huán)使工件冷卻淬火,淬火冷卻速度可通過(guò)調節風(fēng)機速度控制。經(jīng)高壓氣淬后的工件無(wú)氧化、表面呈銀灰色,變形小,避免了油淬后所需的清潔等工序。 多室貫通式密封箱式爐由德國的Ipsen公司制造。在前室完成預熱和滲碳后,工件送入后室淬火,然后直接從后面出爐,減少加熱室的空閑時(shí)間,提高工作效率,降低能源消耗。 (3)高壓氣淬推桿爐生產(chǎn)線(xiàn) 在推桿爐出口端,密封連接高壓氣淬室。工件運行到氣淬室時(shí),可采用高壓氦氣或氮氣淬火。為了降低成本,也可采用空氣高壓氣淬,由于淬火時(shí)間極短,工件不會(huì )出現氧化皮,僅表面呈現淺黑色。
(4)安裝有外加熱和風(fēng)冷的離子滲氮爐 爐體井式鐘罩結構,WDS爐襯保溫,不銹鋼真空罐罩式單層,外壁安裝三區三層密閉式發(fā)熱元件,使爐溫上中下均勻一致。爐體分上中下安裝3臺側風(fēng)機,三區獨立熱風(fēng)循環(huán)送風(fēng),工作時(shí)擋回風(fēng)道封閉,熱風(fēng)只能在爐內加熱層內循環(huán),達到爐溫均勻目的。工藝完成停爐時(shí),回風(fēng)道開(kāi)啟,冷風(fēng)在上中下三區同時(shí)送入加熱室?jiàn)A層,使爐體快速冷卻,很短時(shí)間即可出爐。爐底座為連體式雙座,液壓升降立柱在二個(gè)底座之間可左右旋轉,將爐體提升后旋向另一個(gè)已裝好料的底座,這樣一爐雙座,可提高生產(chǎn)效率。