合理配置真空热处理设备确保可靠使用和高效率钣金模具

合理配置真空热处理设备确保可靠使用和高效率

合理配置真空热处理设备确保可靠使用和高效率 2011年12月03日 来源： 近年来，随着精密机械产品技术要求的迅速提高，其加工难度也逐步加大，尤其是中高硬度状态的精密件加工，要求尺寸稳定、变形尽可能减少。因此，对精密热处理质量提出了更高要求，而传统的常规热处理已经难以满足其要求。 近年来，我公司购置了多台真空热处理设备( 见图1) ，为模具制造的高质量提供了可靠保证。真空热处理具有无氧化、脱碳、脱气、脱脂、变形小、热处理零件寿命长、无污染等特点。近年来，真空热处理在我国获得快速发展，其应用范围也在逐步扩大。但是，由于真空热处理设备的技术含量高，不同配置达到的指标等差异较大，在选择了解不到位时，配套设施不完善，使用将难以达到预期的效果，给维护保养带来一些不必要的麻烦，后期改造也难以如愿。同时真空热处理设备属技术含量高的产品，其价格相对较高，一次性投入较大，因此更新换代必须慎重行事。真空热处理设备基本实现了智能化作业，对操作工人素质要求高。如果投入选择不当，为了保守追求高指标、高配置，必然增大投资，造成不必要的经济损失和浪费。真空加热炉技术性能指标的选择要结合产品的实际需求，另外，与其配套的辅助设备也不可忽视，也要进行合理配备。通过几年的应用，本人有了一些体会和感受，现提供给同行参考。

图1 真空热处理生产线

一、基本功能和特性1. 真空度真空度的选择要根据所要热处理的零件化学成分和加热温度，实现必须满足金属氧化物与一氧化碳平衡分解压的关系，并且考虑一定的余地，不要追求高的真空度。真空度过高不仅会造成合金元素的挥发，而且会造成设备的配置提高，投资费用增加。一般认为，对于低合金钢、合金工具钢等淬火加热，真空度可以选择1. 33～13. 3Pa ，高合金钢的高温度回火真空度可以选择1. 33×10 - 3Pa 。一般情况下，真空达到一定程度后，要充入一定量的氮气( 分压处理) 降低真空度，以防止元素的挥发和粘接。2. 冷却形式真空炉的冷却有油冷和气冷。目前使用以气冷为主，因为气冷对热处理零件无任何污染和不良影响( 油冷有表面微渗碳问题，对质量有影响) ，处理后零件表面洁净不需要清洗。所以，在满足冷却速度的条件下，一般以气冷淬火作为首选，这样可以减少热处理后零件的清洗以及由此产生的污染。冷却是关键环节，尤其是氮气的情况。炉内设置的不同形式气嘴进行喷冷，气冷的冷却速度主要受气压、流速、气流的形式、分布等影响，在进行选择时要全面考虑。一般情况，气压高、流速大、冷却速度快，即冷却速度是直接受到气压和流速的影响。另外，气冷时换热器冷却水流量的大小对于实际冷却有明显影响。我们在不同炉同样的气压和流量条件下比较表明，冷却水流量大者冷却速度明显加快。冷却的均匀性十分重要，有一些真空炉喷嘴分布设计考虑不合理，靠炉门一侧未设置喷气嘴，进行小零件处理时不明显，当处理零件尺寸较大时由于阻挡的作用，气流流通不畅，冷却速度有明显差异，导致局部淬火不足、均匀性变差。3. 加热元件形式真空炉加热元件的形式和材料有一定的不同，一般以板式和棒式为多，材料大多为高质量石墨。近年来，CFC ( 碳碳复合材料) 的出现表现出较大的技术优势，有取代石墨的趋势。同样功率的情况，CFC 材料厚度薄( 约为石墨的10%) ，相对储热明显减小，在同样冷却气压条件下，有利于冷却速度的改善和提高。不同炉型炉内情况比较如图2 所示。

4. 功能要求购置炉子要考虑工艺的基本功能和通用性问题，做到一炉多用。即淬火+ 回火使用温度范围，特别是处理高合金钢，回火温度较高，并且淬火后不出炉直接进行回火十分方便。如果是在较低温度回火，考虑真空炉加热特点，必需增加气流搅拌系统。5. 控制系统控制系统是决定设备可靠性的关键，是真空加热炉的核心部分，配置必须考虑有监控和故障显示、记录等功能，确保其可靠性和完善性极其重要。对于进口设备需要配备远程监控功能，这样可以保证故障处理的准确和及时性，提高故障处理效率，减少一定的维修费用。6. 其他密封性和真空系统配置的可靠性也是重要环节。对密封性和配置的选择一定要在对比的基础上，不可从形式力求繁杂，应该力求可靠。真空系统配置主要是真空泵组，进口设备大多配置莱宝和斯道克真空泵，这两种品牌目前被用户所认可，只要使用维护得当，可靠性就有一定保证。近年来，国产真空炉技术水平提高迅速，尤其是一些合资企业利用成熟生产技术合理配置或组合进行国产优化，炉子的质量可靠性得以提高，生产成本明显降低，在推广应用方面有较大的优势，逐步得到了热处理炉用户企业的认可。可以相信，随着我国机械加工和产品质量的不断进步和提升，真空热处理的普及应用会得到迅猛发展。二、辅助设施真空热处理炉的主要辅助设施基本为冷却系统和氮气系统两大部分。实践证明，对于冷却系统以采用闭路形式为好，这样可以减少水质的污染，保持良好的冷却效果。如果在水中加入一定量的防锈剂可大大减缓炉体和管路的锈蚀，有效地提高管路体及管件的使用寿命和可靠使用。我公司为真空热处理炉配置的冷却系统如图3 所示。该系统充分考虑了各季节温度对水温度的影响，确保了良好的冷却效果，能可靠地保证真空热处理炉的正常使用。此配制费用虽相对高一些，但是安全可靠，为后期的维护减少大量工作。膜制氮、提纯装置如图4 所示。

三、备件购置真空热处理炉使用一定时间后一些零部件需要更换和维修，由于备件购置周期较长( 尤其是进口设备) ，一旦发生设备问题，无备件更换将造成长时间停产，损失是不可估量的，所以设备购置时最好考虑一套常用备件。目前，国内外真空热处理设备生产商均按照本公司的标准进行制造，结构形式各不相同，备件的通用性较差，易损件必须生产商提供，而且价格高。随着我国真空热处理炉的增多，国内专业配套企业应该针对现状，对进口备件进行国产化和通用化改造，以此降低成本和缩短备件的购置周期。此工作意义深远，且有客观的经济效益。四、维护和服务正常的维护保养和服务不可缺少。购置真空热处理设备使用的最大问题是能否得到供应商的及时技术帮助、备件提供和支持。可以说，不论任何精良的设备都不可能不发生问题( 使用不当的问题、或制造和调试的问题) 。由于真空热处理设备的技术含量高，专业性强，在短时间难以完全消化吸收，依靠企业的维修力量解决较复杂的问题有一定困难，如果问题发生不能够及时得到处理，必然造成损失。而一些企业只顾眼前的经济利益，重视设备的前期销售，对后期的技术服务支持力度不够，设备发生问题不能得到很好解决，结果信誉度下降，后期的销售必然受到一定影响。真空热处理设备的用户，希望购置的产品经济实用、安全可靠，而设备生产商追求的是最大的利润，两者如何兼备大有文章可做。设备生产商必须制造一流的高质量产品，更要重视售后的技术支持、备件供给和服务，做到使用户放心满意，真正达到双赢的目的。五、结语近年来，我国机械行业赶超世界先进水平，配合高精密、高技术机械产品的升级和进步，带动了真空热处理的发展。国产真空炉制造技术水平提高迅速，尤其是合资企业利用成熟生产技术，结合我国情况，通过合理配置或组合进行国产优化，在确保质量可靠性的前提下，生产成本明显降低，推广应用有较大的优势，并逐步得到了热处理炉生产企业的认可。可以相信，随着我国机械加工和产品质量的不断进步和提升，真空热处理的普及应用会得到迅猛发展。(end)

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