感應熱處理逐步替代滲碳
當今人類對環(huán)境保護的要求越來越高，我國已把環(huán)保作為一項基本國策，并開始推進清潔生產，要求施行綠色熱處理，生產清潔產品。施行綠色熱處理，最根本的是為了人類的可持續(xù)發(fā)展。我們要做到自然資源的合理開發(fā)利用，同時做好自然資源的保護和環(huán)境的保護。對一個企業(yè)而言，要處理好發(fā)展與效益、發(fā)展與創(chuàng)新的關系，也要處理好發(fā)展與資源、發(fā)展與環(huán)境的關系。
傳統(tǒng)的滲碳熱處理生產會形成較大環(huán)境污染，主要是生產過程中產生的廢氣、廢水、廢渣、噪聲和消耗大量的可燃氣體及化學原料。同時，滲碳熱處理的加工周期長，變形量大，難以做到局部精確滲碳，這些都較大程度的制約了金屬零件的熱處理工藝技術的發(fā)展和我國裝備制造業(yè)的技術升級。
感應加熱淬火由于加熱速度迅速，屬少無氧化加熱方式，同時感應加熱淬火可以精確控制零件需要熱處理的區(qū)域及相應的工藝指標，加工周期短、適應零件品種范圍廣、淬火變形量小等特點。據(jù)統(tǒng)計感應器熱處理相比傳統(tǒng)的滲碳工藝加工產品工藝周期縮短90％；熱處理工件畸變??；熱處理能源利用率提高到80％；熱處理對環(huán)境影響減少到零；熱處理成本降低75％；取得高的生產率和利潤回報率；工作環(huán)境清潔，舒適和安全，當今我公司的感應熱處理裝備正在向自動化，集成化，柔性化和智能化的方向發(fā)展，逐步替代傳統(tǒng)的滲碳熱處理工藝。
替代滲碳工藝后成功推廣的零部件
滲碳工件的材料一般為低碳鋼或低碳合金鋼(含碳量小于0.25%)。滲碳后鋼件表面的化學成分可接近高碳鋼，滲碳工藝廣泛用于飛機﹑汽車和工程機械等的機械零件﹐如齒輪﹑軸﹑凸輪軸、球籠等，目前我公司的感應熱處理設備已成功的應用到了曲軸、凸輪軸、齒圈類零件、軸類零件、CVJ等感應淬火領域，完全替代了這些零件的滲碳淬火工藝。
感應熱處理設備還需提高
先進的數(shù)字化加熱電源，可靠的控制，精確的測量傳感器，能實現(xiàn)精密控制的成套工程系統(tǒng)（包括儀器儀表、伐、泵，執(zhí)行動作元器件，計算機，軟件程序設計等）是確保感應熱處理設備精確生產，質量穩(wěn)定可靠的保證。
例如將感應熱處理設備使其快速、高能密度能源應用于具有類似齒輪的復雜表面工件的感應熱處理成為可能，這將大大節(jié)省能源及降低變形量從而減少下一步工序的加工余量。同時將完全根據(jù)客戶的熱處理系統(tǒng)定制，可以把它放于整條生產線中作為熱處理單元使用，從而成為一個完整的生產鏈，與整個生產流水線成為一體，以適應節(jié)省成本、節(jié)省時間和能源以及提高效率的一體化管理要求。這也是十堰恒進科技有限公司正在努力的方向。
相應工藝替代案例
（1）汽車上使用的轉向節(jié)（三柱槽殼）零件，傳統(tǒng)的都是采用整體滲碳的工藝方式來提高零件的表面硬度及力學性能，單件產品滲碳時間在15h以上，大大制約了汽車零部件廠家的生產效率，在2009年十堰恒進科技有限公司的等速萬向節(jié)感應淬火設備就成功的替代了此零件的滲碳淬火工藝，單件熱處理時間只需要35s（連續(xù)掃描淬火），一次淬火加熱時間不超過3s，與滲碳熱處理節(jié)能80%以上，其淬火后的質量達到了國外同類產品的先進水平。
（2）大齒圈零件齒淬火，傳統(tǒng)的都是滲碳工藝，單件產品的滲碳時間較長（一般都達24h以上），同時齒輪的變形量較大，廢品率較高，2007年我公司成功開發(fā)了國內首創(chuàng)的1600mm整齒感應淬火設備，實現(xiàn)了單件產品的整齒感應熱處理，加工時間只需5min，可適應多規(guī)格的零件熱處理，為制造廠家節(jié)約了大量成本，創(chuàng)造了可觀的經濟效益。
（3）推土機內齒圈滲碳淬火改感應淬火工藝：內齒圈原工藝為滲碳淬火，生產出的內齒圈齒部收縮變形量大，造成工件廢品率高。
內齒圈材料為20CrMnTi，硬化層深度1.8～2.4mm，表面硬度58～63HRC。該內齒圈的主要工藝過程為：下料→鍛造→正火→粗車→精車→插齒→滲碳→拋丸→精車→淬火→回火；采用我公司1200kW晶體管電源及內孔一次淬火感應器實現(xiàn)感應器淬火工藝，采用感應快速加熱工件、快速噴冷的工藝方法，減小齒圈變形。只對齒面進行加熱，其他位置仍能保持較好的塑性，并且加熱時間非常短（40s左右），大大減小變形； 修改后的工藝路線：下料→鍛造→正火→粗車→調質→拋丸→精車→插齒→感應淬火→回火。
效果對比：感應淬火得到內齒圈均達到制訂的熱處理要要求，與滲碳熱處理相比工件的表面硬度稍低，但硬化層深度較深，晶粒度及馬氏體級別相同，但是不含耐磨性較高的碳化物。經過裝機驗證，主機工作3000h后拆檢，內齒圈磨損非常小，無任何問題，完全滿足要求。20CrMnTi材質內齒圈滲碳后高溫回火，以及二次加熱淬火后低溫回火所需時間為46h，45鋼材質內齒圈調質，以及感應淬火后低溫回火僅需要9.5h。感應淬火工藝大大縮短了工件的制造周期，提高了生產效率。生產成本20CrMnTi鋼價格較45鋼高，采用45鋼可降低生產成本；滲碳熱處理需要消耗大量的電能、滲劑等，生產成本高，且排放廢氣污染環(huán)境；感應熱處理只消耗少量的電能，無排放、無污染，是環(huán)保型技術，是熱處理行業(yè)重點推廣的節(jié)能、減排新技術。
感應熱處理代替滲碳件還需考慮四點
（1）學習交流與技術合作，推廣感應熱處理在金屬零件熱處理領域的應用及認知度，尤其是在特殊行業(yè)里需要制造企業(yè)和感應熱處理廠家進行良好的合作，對傳統(tǒng)的滲碳淬火工藝進行改進，用感應熱處理設備替代滲碳設備，減少能源消耗和環(huán)境污染。
（2）工藝方式的限制問題，當前有很多企業(yè)對熱處理的工藝方式都做了明確的規(guī)定，只能采取滲碳淬火工藝，這就極大的制約了感應熱處理設備替代滲碳工藝的步伐。
（3）技術及資金的支持，感應熱處理裝備是一個復雜的系統(tǒng)工程，尤其是在熱處理工藝指標要求較高的領域，高端技術人才和資金欠缺也是當前制約感應熱處理設備向高端、智能化方向發(fā)展的因素。需要國家在資金投入和人才培養(yǎng)、引進方面加大力度，以加快感應淬火工藝替代傳統(tǒng)滲碳淬火工藝的進程。
（4）需要用戶多探索感應淬火工藝在傳統(tǒng)滲碳工藝的應用，逐步或部分取代傳統(tǒng)工藝。同時希望國內鋼鐵企業(yè)多開發(fā)用于感應淬火取代滲碳淬火的新材料。
結語
節(jié)省能源、保護資源和環(huán)境是我們永恒的目標。感應熱處理設備智能化、集成化是我們努力的方向?！熬G色、節(jié)能、環(huán)?！睂τ谥圃鞓I(yè)而言，不僅僅是責任，更需要我們所有人的努力，而降低能耗是熱處理行業(yè)發(fā)展和提高競爭優(yōu)勢的雙贏手段。
十堰恒進科技研發(fā)制造的智能化感應熱處理裝備，不斷投放市場并取代了部分滲碳熱處理工藝，通過公司近年來對高新技術的開發(fā)和應用將能更好地節(jié)約能源和更好地保護我們的生態(tài)環(huán)境，真正實現(xiàn)“綠色生產”，為用戶創(chuàng)造更大的價值，為民族的裝備制造業(yè)發(fā)展貢獻自己的一份力量。
作者：周祥成
單位：十堰恒進科技有限公司董事長
來源：《金屬加工（熱加工）》雜志
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