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軸承行業(yè)對(duì)熱處理裝備的需求（2）
中國(guó)軸承網(wǎng) 發(fā)布時(shí)間:2008/04/16
(5）淬火冷卻介質(zhì)及裝備 淬火介質(zhì)可分為三大類(lèi)：油基、水基和氣體淬火介質(zhì)。油基淬火介質(zhì)是最常用的淬火介質(zhì)。普通的淬火油是N32或N22全系統(tǒng)損耗用油，為提高其冷卻性能、抗老化性能、光亮性能和高溫性能等分別加入催冷劑、清洗劑、光亮劑和抗氧化劑，形成了快速油、快速光亮油和高溫分級(jí)等溫油等系列淬火油，以應(yīng)用于不同尺寸和要求的軸承零件的淬火；另外，還有低揮發(fā)性的真空淬火油。
油基淬火介質(zhì)的缺點(diǎn)是在淬火過(guò)程中產(chǎn)生油煙造成空氣污染，在隨后的清洗過(guò)程中造成水污染。
水基淬火介質(zhì)是由有機(jī)聚合物、抗腐蝕劑和其他添加劑組成的水溶液。通過(guò)改變有機(jī)聚合物的類(lèi)型和濃度可得到不同的冷卻特性，以適合于不同軸承零件的淬火冷卻要求。在淬火冷卻過(guò)程中，有機(jī)物附著在零件表面，可減少零件淬火開(kāi)裂的危險(xiǎn)性，且不產(chǎn)生油煙，清洗方便，無(wú)污染，是淬火介質(zhì)的發(fā)展方向。
氣體淬火是采用惰性氣體為介質(zhì)（常用的氮?dú)猓褖嚎s氣體通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的噴嘴噴射到工件表面，以實(shí)現(xiàn)工件的淬火冷卻。通過(guò)調(diào)節(jié)氣體的壓力和噴嘴的結(jié)構(gòu)可以控制冷卻特性和變形。氣體淬火比水基淬火更潔凈，且成本更低，其關(guān)鍵技術(shù)是噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。我國(guó)氣體淬火在軸承領(lǐng)域還處于起步階段，在噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)方面還有一定差距。
淬火冷卻裝備是除淬火介質(zhì)外影響工件淬火效果的另一大因素。我國(guó)現(xiàn)階段淬火冷卻裝備控制參數(shù)較少，一般只對(duì)油溫和油的循環(huán)進(jìn)行控制。國(guó)外對(duì)常用的淬火油槽實(shí)行多參數(shù)控制，如油溫、油的冷卻特性、油的循環(huán)與攪拌的方向，以及速度、工件入油的方式等，以求得到最佳的淬火組織與性能，同時(shí)把變形減小到最小程度。我國(guó)一些軸承廠家也在嘗試多參數(shù)控制，特別是通過(guò)對(duì)圓錐軸承進(jìn)行工件入油方式的控制來(lái)解決軸承零件淬火過(guò)程中角度的變化。
多工位自動(dòng)淬火壓床在我國(guó)已應(yīng)用，但自動(dòng)化程度趕不上國(guó)外。
（6）清洗設(shè)備 清洗通常是油淬后的必備工序。連續(xù)生產(chǎn)線(xiàn)所用的清洗設(shè)備一般完成熱皂水浸泡、清水噴淋和熱風(fēng)烘干等過(guò)程，并帶有油水分離裝置。在先進(jìn)的清洗設(shè)備中，烘干前還加有二次冷卻裝置（配有制冷設(shè)備，溫度在5～10℃之間可調(diào)），以減少殘留奧氏體的含量，提高尺寸的穩(wěn)定性。我國(guó)現(xiàn)階段的清洗設(shè)備主要采用高壓清洗液清洗，這種清洗對(duì)不通孔和小的油溝無(wú)效，往往造成回火油煙多、污染大，有時(shí)還造成著火。
真空清洗是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的清洗設(shè)備。該類(lèi)清洗設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是：清洗效果好，尤其是對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件的清洗效果更為顯著，清洗后工件表面光亮；安全、清潔，清洗液為清水，不添加對(duì)環(huán)境有害的氯化物和石油類(lèi)溶劑；自動(dòng)化程度高，且可利用清洗加熱替代低溫回火，節(jié)省回火費(fèi)用。近年來(lái)，超聲波清洗、渦流清洗在熱處理上的應(yīng)用效果也很好。
3.貝氏體等溫淬火裝備
根據(jù)軸承加工的特點(diǎn)，所使用的設(shè)備主要有兩大類(lèi)：自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)和周期爐。
（1）自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn) 品種少、批量大的軸承適合自動(dòng)化生產(chǎn)，如鐵路軸承的生產(chǎn)多使用自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)。自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)主要由保護(hù)氣氛加熱爐和等溫淬火槽組成，其中等溫淬火部分所用設(shè)備按運(yùn)送工件的動(dòng)作又可分為三類(lèi)：轉(zhuǎn)底式、推盤(pán)式及輸送帶式。由愛(ài)協(xié)林公司開(kāi)發(fā)的轉(zhuǎn)底式、推盤(pán)式等溫淬火設(shè)備是把轉(zhuǎn)底或推盤(pán)機(jī)構(gòu)置于等溫鹽浴中，工件按一定的節(jié)拍進(jìn)出，記憶控制順序出料，動(dòng)作由PLC程序控制。該類(lèi)設(shè)備自動(dòng)化程度高，但投資大。
（2）周期式等溫淬火設(shè)備 軋機(jī)軸承由于品種多、批量小，中小型軋機(jī)軸承生產(chǎn)廠家多采用箱式爐或井式爐+淬火冷卻槽+等溫槽+清洗槽，也有采用箱式爐+多個(gè)等溫槽。該配置投資少，適用性強(qiáng)，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全性差。目前，在貝氏體等溫淬火大力推廣之際，以貝氏體等溫淬火替代滲碳鋼用在負(fù)荷較小的軋機(jī)軸承上在我國(guó)已成功得到應(yīng)用。
4.保護(hù)氣氛及控制
隨著對(duì)工件淬火后表面質(zhì)量要求的提高，保護(hù)（可控）氣氛加熱越來(lái)越普及，包括退火在內(nèi)的熱處理均采用保護(hù)（或可控）氣氛加熱。20世紀(jì)70年代，主要采用吸熱式氣氛。吸熱式氣氛是原料氣和空氣的混合氣體在催化劑的作用下部分反應(yīng)形成一種含ϕ(CO）18%～23%、ϕ(H2）37%～42%、余量N2的保護(hù)氣氛，這種氣氛在我國(guó)軸承熱處理領(lǐng)域還有應(yīng)用。氮基丙烷氣氛在我國(guó)軸承領(lǐng)域的熱處理淬火線(xiàn)上應(yīng)用最廣，氮甲醇?xì)夥盏慕M份與吸熱式氣氛相近，以氮-甲醇為代表的氮基氣氛在網(wǎng)帶爐上應(yīng)用較多。90年代，出現(xiàn)了把空氣和碳?xì)浠衔镏苯油ㄈ敫哂?00℃爐膛內(nèi)的產(chǎn)氣方法，即直生式氣氛。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，這種含有高CH4成分的氣氛，雖然其氣體反應(yīng)達(dá)不到類(lèi)似于吸熱式氣氛的平衡程度，但其碳的傳輸能力還是由氣氛中CO與H2的含量來(lái)控制，用氧探頭結(jié)合CO2分析儀進(jìn)行碳勢(shì)控制是可以實(shí)現(xiàn)的。直生式氣氛的主要優(yōu)點(diǎn)是大量節(jié)省了原料氣消耗量，據(jù)統(tǒng)計(jì)這種氣氛無(wú)論用在周期式氣氛爐還是連續(xù)性氣氛爐上，其原料氣消耗節(jié)省費(fèi)用均可達(dá)70%左右。今天，全球約有300多臺(tái)套氣氛爐使用這種氣氛進(jìn)行滲碳、碳氮共滲和保護(hù)氣氛淬火等多種熱處理。直生式氣氛在我國(guó)軸承領(lǐng)域多應(yīng)用在滲碳領(lǐng)域。
近幾年的實(shí)際應(yīng)用表明，氧探頭的使用壽命是不好確定的，氧探頭測(cè)量的碳勢(shì)與實(shí)際值之間差異也是不可預(yù)見(jiàn)的。因此，可控氣氛有時(shí)因?yàn)檠跆筋^的失效而不可控，造成脫碳氧化等缺陷。我國(guó)現(xiàn)階段常采用定期校驗(yàn)其測(cè)量精度，不利于爐子實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，有時(shí)甚至?xí)绊懻Ｉa(chǎn)。
鑒于上述原因，國(guó)外開(kāi)發(fā)了一個(gè)雙重測(cè)量系統(tǒng)，其中一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)氧探頭用于正常的控制碳勢(shì)，另一個(gè)獨(dú)立測(cè)量系統(tǒng)用于檢測(cè)這個(gè)氧探頭的工作狀況，即這兩個(gè)系統(tǒng)分別測(cè)量氣氛的碳勢(shì)，當(dāng)結(jié)果出現(xiàn)很大偏差時(shí)，就會(huì)報(bào)警。第二個(gè)測(cè)量系統(tǒng)工作元件可以是CO2紅外分析儀，也可以是一個(gè)微型氧探頭（λ—探頭）。迄今為止，已有許多氣氛爐安裝了這種雙重測(cè)量系統(tǒng)。
綜觀整體，國(guó)內(nèi)軸承熱處理技術(shù)和裝備較發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大距離，特別是在退火裝備上差距更大。軸承熱處理技術(shù)和裝備較其他行業(yè)也有一定距離，提高軸承質(zhì)量關(guān)系到中國(guó)裝備制造業(yè)的振興。
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