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節(jié)能增效是齒輪熱處理領(lǐng)域的重要課題，結(jié)合具體案例說(shuō)明工藝優(yōu)化是熱處理節(jié)能降耗的有效手段之一，在滿(mǎn)足技術(shù)要求的前提下，通過(guò)挖掘熱處理工藝方面的節(jié)能潛力、縮短生產(chǎn)周期、降低能源消耗來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。
重載齒輪領(lǐng)域，中硬齒面以及硬齒面齒輪應(yīng)用廣泛，調(diào)質(zhì)以及滲碳淬火是最常用的兩種熱處理工藝方法。熱處理是傳統(tǒng)的制造行業(yè)，是提高齒輪強(qiáng)度以及韌性的必要工序，生產(chǎn)中需要大量的能源來(lái)改善齒輪表面以及內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，以獲取使用性能。我國(guó)機(jī)械行業(yè)產(chǎn)品消費(fèi)的能源，一般為全國(guó)能源消耗的65%，其中熱處理行業(yè)占機(jī)械行業(yè)能源消耗的20%～30%。由于歷史原因，我國(guó)熱處理整體生產(chǎn)效率相對(duì)低下，是美國(guó)的1/26，而能耗比美國(guó)高40%。現(xiàn)代制造技術(shù)重視制造的可持續(xù)發(fā)展，尤其熱處理領(lǐng)域，如何降低能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效，是機(jī)械制造領(lǐng)域的重要課題。
熱處理就是將零件加熱至一定溫度，保溫一段時(shí)間，然后采取不同冷卻速度以獲得不同組織結(jié)構(gòu)的工藝方法，熱處理僅改變零件的內(nèi)部組織，不改變零件的形狀。熱處理節(jié)能增效的方法就是在保證內(nèi)在性能的前提下，通過(guò)改變加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻方式等參數(shù)來(lái)縮短生產(chǎn)周期，節(jié)能降耗。作為傳統(tǒng)行業(yè)，熱處理是能耗大戶(hù)，主要體現(xiàn)在電能方面的消耗，在重載齒輪制造領(lǐng)域，尤其滲碳淬火熱處理，通常硬化層深要求大于2mm，滲碳時(shí)間長(zhǎng)達(dá)20h以上，電能節(jié)約是最直觀的節(jié)能方向。節(jié)能可以通過(guò)不同的措施來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如采用先進(jìn)耗能小的熱處理設(shè)備、連續(xù)化生產(chǎn)、制定合理的熱處理工藝、做好設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)等。在眾多節(jié)能手段中，工藝優(yōu)化是不需要投入大量資金而實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效的有效手段之一。下文將闡述幾種重載齒輪熱處理生產(chǎn)的工藝節(jié)能方法。
1、鹽浴淬火后鹽浴回火的應(yīng)用
風(fēng)電重載齒輪滲碳件，主流采用18CrNiMo7-6材質(zhì)，淬火后必須進(jìn)行170～200℃去應(yīng)力，以減小內(nèi)應(yīng)力，提高齒輪的強(qiáng)度和塑性。對(duì)于50%KNO3+50%NaNO2配方的低溫鹽浴淬火介質(zhì)而言，國(guó)內(nèi)外常規(guī)低溫回火均采用電爐加熱，采用空氣進(jìn)行傳熱，在電爐內(nèi)傳熱以對(duì)流為主；工件在鹽浴介質(zhì)中加熱時(shí)，以熱傳導(dǎo)為主，兼有輻射傳熱及對(duì)流傳熱。電爐加熱，以空氣作為熱傳導(dǎo)介質(zhì)，風(fēng)電重載齒輪的回火時(shí)間按照每毫米直徑或厚度2.4min計(jì)算，即100mm直徑或厚度保溫4h，最短保溫時(shí)間不小于2h。
對(duì)于50%KNO3+50%NaNO2配方的鹽浴介質(zhì)，其熔點(diǎn)140℃，使用溫度在150～550℃，由于鹽浴傳導(dǎo)系數(shù)遠(yuǎn)大于空氣介質(zhì)，采用鹽浴回火的保溫時(shí)間大大縮短，按照J(rèn)B/T6048-2004《金屬制件在鹽浴中的加熱與冷卻》，回火保溫時(shí)間為100mm直徑或厚度保溫約2h。
鹽浴回火優(yōu)點(diǎn)：
1)鹽浴回火均勻性?xún)?yōu)于電爐的，單件的表面硬度偏差由電爐的±1HRC提高至±0.5HRC。
2)由于鹽浴介質(zhì)傳熱系數(shù)遠(yuǎn)大于空氣，相同齒輪零件，鹽浴回火時(shí)間僅為電爐回火的50%，生產(chǎn)周期以及加熱成本降低50%。
3)圖3為電爐加熱與鹽浴加熱回火后的滲碳件表層殘余應(yīng)力分布曲線，圖4、5為電爐與鹽浴加熱回火后的滲層組織，兩者的殘奧、馬氏體級(jí)別相同，可見(jiàn)鹽浴回火的殘余應(yīng)力以及組織性能檢測(cè)結(jié)果可以達(dá)到電爐回火效果。
4)鹽浴淬火介質(zhì)，不能結(jié)塊，必須永久保溫處理，鹽浴淬火后再利用該閑置熱源回火可以節(jié)能增效。
熱處理展-工業(yè)爐展-2016第十七屆廣州國(guó)際熱處理、工業(yè)爐展覽會(huì)-中國(guó)效果最好的熱處理工業(yè)爐展--巨浪展覽—The 17th China(Guangzhou)Int’l Heat Treatment, Industrial Furnace Exhibition
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