中国感应热处理60年的发展,历程分为四个阶段

发布者: 发布时间:2017/12/27 10:59:43 阅读:次 【字体:

   

  该文是沈庆通老前辈在2015年“第二届高端感应热处理技术交流会”召开之际撰写的文章,现在读来还感触颇深,为我国感应热处理的不断发展感到自豪,也激励行业同仁不断进取。

  欣闻“2015高端感应热处理技术交流会”召开,作为一名感应热处理的老兵,愿借此机会与同行们回顾一下中国感应热处理60年的发展,以期达到学习、交流和展望未来的目的。

  我个人认为,我国感应热处理技术的发展的历程分为四个阶段。

  第一阶段:我国感应热处理技术的起步阶段

  主要特征是:受苏联的影响与帮助,以三大用户(一汽、二汽、洛拖)为主导,定点制造厂为支撑。回顾60年前,我国感应加热技术处在萌芽时代,当时将感应淬火称作“高周波淬火”,蒙着一层神秘的面纱,在一汽冶金处有个高周波科,主管全厂高周波淬火件的工艺。“一五”期间,第一汽车制造厂感应淬火技术主要来自前苏联斯大林汽车厂,感应淬火因具有高效、节能、在线生产、环保等优势,代替了一些调质、渗碳、碳氮共渗的工艺,出现了一些技术先进的感应加热装备:有一台中频发电机供流水线5个点的淬火机,有带夹具的高效装卸零件的感应器、曲轴颈半自动淬火机、一次加热7个刹车蹄片平面淬火的多面感应器等,淬火件则采用自回火工艺等。

  学习高周波淬火首先要熟悉高周波淬火设备,记得1955年一汽辅助工厂首台ЛГЗ-60高频设备调试时,仅仅因为一个小问题,供给振荡管灯丝的稳定变压器输出电压稍高,工程师们未敢动手,驻苏大使馆请来制造厂专家从列宁格勒过来解决问题,来的专家叫吉林科夫,他告诉我,可以阅读《感应炉》这本书。

  60年后的今天,我国不但大量制造了电子管高频电源,而且能制造带数字化控制技术的IGBT晶体管电源,不但供应国内,而且出口国外。

  1956年春,一机部在上海综合工业研究所举办了‘高频训练班’,请苏联专家达施凯维奇И.П.ДАШКЕВИЧ授课,历时近两月,有40多学员参加,讲稿共11章,见附表。

  高频训练班讲义内容列表

  章次内容

  1高频加热在工业中的应用,金属高频加热的物理基础

  2高频表面淬火时电流物频率的选择

  3感应器的结构与设计

  4锻坯的感应加热

  5高频加热用机械式发电机

  6高频加热用真空管式发电机的工作

  7高频工段的设计

  8高频淬火的质量检查

  9标准零件的工艺规程

  10高频工段的组织

  11高频加热使用的远景

  这份讲义基本上包括了工厂感应热处理工作者的应知与应会,洛阳第一拖拉机制造厂冶金处高频室在1960年编印了上下两册,上册即此讲义,下册是厂内调试设备与工艺,供厂内高频人员培训用。

  前苏联在感应加热技术发展上有两大特点:即拥有以沃罗格金(В。П。ВОЛОГДИН)。通讯院士命名的高频电流科学研究院,1947年建立,位于列宁格勒(现圣彼得堡),而设立有感应加热专业的列宁格勒电工学院(现圣彼得堡电工大学),也在同一城市,研究人员既从事科研,又兼任教授,我国在20世纪60年代曾有8名留学生在该院学习高频专业。

  该院在50年代后,经常召开国内的“感应加热在工业中的应用”学术会议,并出版论文集,以交流国内外感应加热技术的发展。21世纪2005年与2009年则与圣彼得堡电工大学共同主办了两届国际间的“感应加热实际问题”研讨会,来自德国、美国、意大利等几十个国家的教授、专家与会,我国也有林信智、李韵豪等专家参会,并访问了高频电流科学研究院,得到了该院院长等热情接待。

  林信智和李韵豪访问沃洛格金

  前苏联沃罗格金通讯院士与美国诺思拉普教授是近代感应加热技术发展史上的杰出人士,沃罗格金编写的《用感应方法表面淬火》,1939年出版,“二战”期间被德国人发现,此书即被译成德文,因为坦克及装甲车上许多零件可以用感应淬火这种新工艺的,图1中左5是ВОЛОГДИН 院士的孙子V.S.NEMKOV博士,其在2004及2008年曾在洛阳与上海讲学,对我国感应加热同行十分友好,现担任《热处理》期刊的高级顾问。Valery Rudnev(罗德奈夫)博士早年也在列宁格勒电工学院工作,他主编的ASM 4C 感应加热手册,2014年在美国出版,现已由我国机械工业出版社购买了版权,热处理学会正组织国内行业专家进行翻译中。

  V.S.NEMKOV博士来洛讲学

  前苏联在我国“一五”期间援建的第一汽车制造厂,第一拖拉机制造厂,多个机床厂的感应加热设备、工装、工段设计与工艺资料为我国感应加热技术发展建立了良好的基础。

  60年代后,我国工业建设进入了自力更生阶段,东风汽车公司各厂的感应加热车间均是由国内设计院、一汽高频室、湘潭电机厂、鄂城通用机械厂等单位共同协力完内的,在此期间,我国还有多项“援阿”感应加热项目,也即出口感应加热技术与装备。

  第二阶段:我国感应热处理应用领域拓展阶段

  主要特征是:随着我国制造工业的全面发展,感应热处理技术的应用越来越多,大量国外设备进入中国。

  改革开放以后,多批技术人员出国考察,引进了很多发达国家(德国、美国、英国、意大利、法国、日本、比利时、西班牙)的感应加热技术与装备,这些设备的特点是高效、节能、可靠、耐用与美观。以工艺为例:

  (1)驱动轴用矩形管纵向电流加热淬火,使台阶轴台阶处的淬硬层不中断,大大提高了轴的扭转强度与使用寿命。

  (2)曲轴颈旋转加热及圆角感应淬火, 解决了油孔裂纹、淬硬区不匀等问题,并提高了曲轴疲劳强度。

  (3)节能电耗指标方面以钢坯透热电耗指标为例,前苏联此值为0.4~0.5kW·h/kg(1150~1250℃时),而90年代进口的透热感应器,此值降到0.35kW·h/kg以下。

  (4)齿轮双频感应淬火及轧辊双频淬火、CVJ零件、转向齿条导电加热淬火等许多新工艺与装备,改变并扩展了原有感应淬火件的面貌。

  (5)改革开放阶段引进技术的不足之处是某些设备重复进口过多,零部件生产厂进口硬件多,而感应设备制造厂进口技术少(软硬件),造成多次重复进口,日本的引进政策曾规定第一台进口,第二台必须自制。

  第三阶段:我国感应热处理装备制造企业崛起阶段

  主要特征是:大量的感应热处理装备制造商出现,基本上能生产满足各种零件工艺需求的设备,但设备的档次、可靠性等存在欠缺。

  90年代后是我国感应加热行业创新发展阶段的开始,感应热处理设备制造企业在全国各地如雨后春笋般兴起,主要集中在天津、保定、西安、洛阳、十堰、无锡、上海、湘潭等区域。感应热处理主要技术突破体现在以下方面:

  (1)PLC控制技术、数控技术开展,在淬火机床上广泛应用。

  (2)晶体管电源完成了推广普及。

  (3)曲轴感应器结束了全部依靠进口的局面。

  (4)曲轴颈旋转淬火设备实现了国产化,十堰、洛阳、上海等市均有多品种制造并用于生产。

  (5)半轴类矩型管纵向电流一次加热淬火成套设备,一汽、东汽等均已大量生产应用多年,实现了节能、高效与降低成本等目标。

  (6)大径钢管感应调质生产线,2003年苏州某厂制造,总功率达6800kW,小径钢管感应调质生产线、冷拔钢快速感应退火生产线等则早已有潍坊某厂等生产。

  (7)钢轨感应加热生产线 国内重钢、攀钢等多个钢轨厂均建立了生产线,并出口国外多条。

  (8)大径渗碳内齿轮改用中碳钢感应淬火解决变形问题,在山东某厂用于生产,渗碳齿圈感应加热压淬及机器人进行齿轮感应淬火等在洛拖用于生产。

  (9)国产中频同轴铜芯电缆用于生产,此国产品采用漆包线作芯,其耐蚀性更优于进口产品,可以水冷,单根最长可达90m,已用于生产多年。

  (10)PC钢筋、钢丝感应淬火生产线、大齿轮单齿淬火、一次加热淬火、轴承滚道、等速万向节零件、机床导轨等设备制造与生产应用在国内已十分普遍。

  (11)国产接地保护仪等产品研制成功。对感应器与零件相碰造成烧伤与损坏设备的故障,将因接地保护仪及时动作而解决,此仪器能用于高中频电源。

  第四阶段:国产感应热处理装备技术水平快速提升阶段

  主要特征是:工艺技术基本达到国外水平,晶体管电源仿制国外最先进的技术,淬火机床与国外相比有很多创新,设备的功能基本完善,可靠性大大提高,在设备的自动化、数字化、智能化方面与国外的差距已大大缩小。

  约在2008年后,国内一些知名感应热处理设备制造厂商开始下大力气致力于国内感应热处理设备性能的全面提升和感应加热技术应用领域的进一步拓展,拥有的代表性技术与装备有:

  (1)以DSP应用为基础的全数字晶体管加热电源(见图2) 可以实现宽频带频率快速跟踪,输出功率的稳定控制,全面可靠性的保护,以及远程诊断功能等。

  (2)全自动曲轴淬火机床 与前后端设备实现自动对接,完成一根轿车曲轴11个部位淬火生产节拍小于1min。

  (3)多功能淬火机床(见图3) 可以实现大型轴类工件(含齿轮轴)、盘类工件(齿轮与滚道)、齿条、大型弧齿锥齿、单齿淬火。

  (4)全自动CVJ/TJ淬火机床(见图4) 该设备包含有自动上下料盘、清洗、内腔周向找正定位、内腔淬火、尾杆淬火、激光打标、与回火炉自动对接等功能,一个操作工可以轻松操作两套设备,大量节省人工成本。

  (5)机器人 在淬火机床的应用(见图5),机器人的应用不仅体现在新研制的设备上,在在用设备的升级改造方面应用前景也很大。

  (6)一体化淬火设备 将加热电源及负载、淬火机床、淬火冷却介质循环系统、冷却液循环系统、制冷系统等所有部分完全一体化设计与装配,可以大大减小设备占地面积,安装调试周期。

  (7)全自动凸轮片感应淬火机床(见图6) 组装式凸轮轴在我国一开始研制试用,全自动凸轮片淬火机床具有自动上料、排序、正反面识别(反面纠正)、淬火、回火、打标、不合格件剔除等功能,生产节拍8s/件。

  (8)全面的淬火质量控制系统 可以影响淬火质量的各个因素(如电源功率、频率、加热时间、旋转状况、工件异常、淬火冷却介质流量(多个)、淬火冷却介质温度、冷却水压力、冷却水温度、运动到位)。

  (9)φ4mm以下钢丝感应加热技术 必须高频电源,国内冯伟年高工已研制出新方法用较低频率加热到900℃的工艺,电效率并没有大降,已用于批量生产。

  (10)大型轧辊一次加热淬火技术(见图7) 由上海宝钢与洛阳升华共同研制,加热面直径1630mm,长度2250mm。

  差距与期望

  我国感应加热行业在取得成绩的同时,与国际先进水平相比,仍有一些差距,如:

  (1)晶体管电源的器件仍需大量进口,国内已能生产一些晶体管器件,但其竞争力仍处劣势。

  (2)中频、超音频匹配变压器在效率、结构、水耗量等方面与国外先进产品相比,差距仍较大。

  (3)导磁体材料存在同样问题,进口产品占相当的国内市场。

  (4)齿轮同步双频电源国内曾研制,但未见生产应用,目前仍用进口产品。

  (5)计算机模拟用于感应加热及优化感应器设计仍处于萌芽时期。

  (6)超高频电源的应用未推广用于生产,如小内孔及锯条等产品。

  我国工程院2013年曾有一个重点咨询课题项目,中国热处理与表层改性技术路线图,列出了感应热处理工艺与设备方面发展的重点与目标,相信在大家共同努力下,我国感应加热事业会大步向前,更上一层楼!

Q Q:920433783
重庆市巴南区花溪工业园华陶收费站
Copyright © 2013-2021 重庆鼎亚科技有限公司 Inc. All rights reserved. 备案号:渝ICP备17007042号-2
友情链接: