傳統(tǒng)的井式氣體滲碳爐爐溫均勻性差、碳勢不可控制且不穩(wěn)定、滲碳后質量難以保證,工件淬火時,產(chǎn)生大量油煙,嚴重污染環(huán)境;用網(wǎng)帶爐進行光亮淬火時,僅能處理中小尺寸的套圈。而氣體氮化多用爐克服了上述設備的缺陷,不僅可以滲碳、光亮淬火,而且還可以進行碳氮共滲、光亮退火等工藝的全自動熱處理操作。
l 、氣體滲碳氮化多用爐生產(chǎn)線的組成及處理程序
該生產(chǎn)線由準備臺(兩個)、氣體滲碳氮化淬火爐、清洗機、回火爐、推拉車(推拉車在導軌上移動)以及控制系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、滴注系統(tǒng)和動力系統(tǒng)(空氣壓縮機提供動力)等組成。其產(chǎn)品處理程序為:首先在準備臺上面裝料,然后在氣體滲碳氮化爐內加熱(或滲碳)、淬火,接著在清洗機內清洗、烘干,再在同爐爐內回火,最后在準備臺上卸料,由推拉車完成各工序的聯(lián)結。整個工藝過程全部自動化。
2 、氣體滲碳氮化多用爐的主要特點
(1)無馬弗圓形爐膛結構,避免爐內死角積碳,與方形爐膛相比爐體散熱減少22%。爐膛無
易損件,正常情況下無需維護,使用壽命長。爐頂強力風扇攪拌,增強爐內氣體和爐溫的均勻性。滴注口位于風扇葉上方,風扇葉可將滴注液體打碎,使爐內氣氛均勻。
(2)大容積油槽,油溫可控制(通過油加熱器加熱或熱交換器循環(huán)冷卻),內置特殊設計的導向槽和導流板,均勻油溫。擺在料盤中的套圈端面與油面平行,淬火時隨升降機垂直入油,均勻冷卻,可減少橢圓變形。
(3)采用雙室結構,在前室完全密封的狀態(tài)下油冷,可以有效地防止油蒸發(fā)外溢造成的環(huán)境污
染。
(4)使用高性能的專用雙通道PVH程序控制器,同時控制并液晶顯示爐內溫度和碳勢,可存儲
199個工藝程序,只要輸入工藝號即可自動完成工藝轉換。采用進口氧探頭控制爐內碳勢,通過PVH程序控制電磁閥門的開關控制富化氣丙烷的流量,實現(xiàn)對爐內氣氛精確控制,同時設備具有氧探頭自動燒碳和自動控制報警裝置,保證了控制精度和可靠性。該爐也可通過計算機進行智能化控制,該計算機存儲109種常用材料,只要輸入材料鋼號、滲層深度和硬度要求,計算機可自動生成工藝并進行全過程動態(tài)控制,精確控制滲碳零件的含碳量分布。而且計算機可進行仿真模擬處理,預測滲碳結果及硬度分布。還具有生產(chǎn)處理記錄、執(zhí)行工藝的顯示及記錄、歷史數(shù)據(jù)的查詢及易損件管理、故障顯示等功能。
(5)多用爐生產(chǎn)線可通過編程控制器和程控儀實現(xiàn)對整個生產(chǎn)線的自動控制(計算機實時監(jiān)
控);實現(xiàn)了操作過程自動化,遇到特殊情況也可在操作臺上使用手動操作完成各種動作控制。
3 設備應用
3.1 爐溫均勻性
表1為該爐有效加熱區(qū)的溫度均勻性(9點測溫),儀表控溫使用多點測溫儀按(GB/T9452-
1988熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法》測量,結果如表1所示。
3.2 爐內碳勢測定
爐氣碳勢采用厚0.1 H吼的lO 鋼薄片,在925℃時待滲碳介質流量穩(wěn)定后,將定碳片放入爐中30 min后出爐用稱重法定碳。結果如表2所示,PVH碳勢設定為1.15%C。
3.3 熱處理應用實例及質量分析
(1) 43 n,'mrl× 50 nlm 滾子,材料為20Cr2Ni4A,要求有效硬化層深度為3.0~3.5ll'mfl,工藝如圖1所示。裝爐量凈重500 kr,/爐。檢查結果為:高溫回火后,顯微組織為2級,粗大碳化物深度為0.12ll'a'n,二次淬火、回火后表面硬度為59.5~60.0HRC。心部硬度為44.0 44.5 HRC,有效硬化層(硬度法測)為3.3 nlm,表面顯微組織為2級。從檢查結果可知,經(jīng)多用爐滲碳淬火后滾子質量完全符合JB/T8881-2001標準的規(guī)定。
(2)某型號軸承套圈,尺寸為:外徑200 nlm×內徑177 ll'mfl×高度33 nlm,使用該爐進行光亮淬火,工藝如圖2所示。
該套圈經(jīng)多用爐處理后經(jīng)檢驗,表面沒有脫碳層,組織按JB/TI255~2001評定為3級,硬度
為62~62.8 HRC,同一批零件硬度差小于1HRC,而且橢圓變形小,僅有3%左右的套圈超過標準規(guī)定的0.30 nlnl。
5 結束語
神光電爐有限公司經(jīng)過近一年的使用,氣體滲碳氮化多用爐生產(chǎn)線的性能穩(wěn)定,運行可靠。對軸承零件的熱處理具有以下優(yōu)點:
(1)滲碳鋼軸承零件進行滲碳處理時,滲層均勻,碳濃度梯度平緩,滲碳質量穩(wěn)定。
(2)高碳鉻軸承鋼零件進行淬火處理時,表面無脫碳,同批零件硬度均勻性好,橢圓變形小,生產(chǎn)效率高。
(3)機械化程度高,可大大降低勞動強度,既適用于大批量生產(chǎn),也適用于小批量多品種生產(chǎn)。氣體滲碳氮化多用爐適用于軸承零件的滲碳、碳氮共滲,以及中大型軸承零件的可控氣氛淬火。
l 、氣體滲碳氮化多用爐生產(chǎn)線的組成及處理程序
該生產(chǎn)線由準備臺(兩個)、氣體滲碳氮化淬火爐、清洗機、回火爐、推拉車(推拉車在導軌上移動)以及控制系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、滴注系統(tǒng)和動力系統(tǒng)(空氣壓縮機提供動力)等組成。其產(chǎn)品處理程序為:首先在準備臺上面裝料,然后在氣體滲碳氮化爐內加熱(或滲碳)、淬火,接著在清洗機內清洗、烘干,再在同爐爐內回火,最后在準備臺上卸料,由推拉車完成各工序的聯(lián)結。整個工藝過程全部自動化。
2 、氣體滲碳氮化多用爐的主要特點
(1)無馬弗圓形爐膛結構,避免爐內死角積碳,與方形爐膛相比爐體散熱減少22%。爐膛無
易損件,正常情況下無需維護,使用壽命長。爐頂強力風扇攪拌,增強爐內氣體和爐溫的均勻性。滴注口位于風扇葉上方,風扇葉可將滴注液體打碎,使爐內氣氛均勻。
(2)大容積油槽,油溫可控制(通過油加熱器加熱或熱交換器循環(huán)冷卻),內置特殊設計的導向槽和導流板,均勻油溫。擺在料盤中的套圈端面與油面平行,淬火時隨升降機垂直入油,均勻冷卻,可減少橢圓變形。
(3)采用雙室結構,在前室完全密封的狀態(tài)下油冷,可以有效地防止油蒸發(fā)外溢造成的環(huán)境污
染。
(4)使用高性能的專用雙通道PVH程序控制器,同時控制并液晶顯示爐內溫度和碳勢,可存儲
199個工藝程序,只要輸入工藝號即可自動完成工藝轉換。采用進口氧探頭控制爐內碳勢,通過PVH程序控制電磁閥門的開關控制富化氣丙烷的流量,實現(xiàn)對爐內氣氛精確控制,同時設備具有氧探頭自動燒碳和自動控制報警裝置,保證了控制精度和可靠性。該爐也可通過計算機進行智能化控制,該計算機存儲109種常用材料,只要輸入材料鋼號、滲層深度和硬度要求,計算機可自動生成工藝并進行全過程動態(tài)控制,精確控制滲碳零件的含碳量分布。而且計算機可進行仿真模擬處理,預測滲碳結果及硬度分布。還具有生產(chǎn)處理記錄、執(zhí)行工藝的顯示及記錄、歷史數(shù)據(jù)的查詢及易損件管理、故障顯示等功能。
(5)多用爐生產(chǎn)線可通過編程控制器和程控儀實現(xiàn)對整個生產(chǎn)線的自動控制(計算機實時監(jiān)
控);實現(xiàn)了操作過程自動化,遇到特殊情況也可在操作臺上使用手動操作完成各種動作控制。
3 設備應用
3.1 爐溫均勻性
表1為該爐有效加熱區(qū)的溫度均勻性(9點測溫),儀表控溫使用多點測溫儀按(GB/T9452-
1988熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法》測量,結果如表1所示。

3.2 爐內碳勢測定
爐氣碳勢采用厚0.1 H吼的lO 鋼薄片,在925℃時待滲碳介質流量穩(wěn)定后,將定碳片放入爐中30 min后出爐用稱重法定碳。結果如表2所示,PVH碳勢設定為1.15%C。
3.3 熱處理應用實例及質量分析
(1) 43 n,'mrl× 50 nlm 滾子,材料為20Cr2Ni4A,要求有效硬化層深度為3.0~3.5ll'mfl,工藝如圖1所示。裝爐量凈重500 kr,/爐。檢查結果為:高溫回火后,顯微組織為2級,粗大碳化物深度為0.12ll'a'n,二次淬火、回火后表面硬度為59.5~60.0HRC。心部硬度為44.0 44.5 HRC,有效硬化層(硬度法測)為3.3 nlm,表面顯微組織為2級。從檢查結果可知,經(jīng)多用爐滲碳淬火后滾子質量完全符合JB/T8881-2001標準的規(guī)定。
(2)某型號軸承套圈,尺寸為:外徑200 nlm×內徑177 ll'mfl×高度33 nlm,使用該爐進行光亮淬火,工藝如圖2所示。
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該套圈經(jīng)多用爐處理后經(jīng)檢驗,表面沒有脫碳層,組織按JB/TI255~2001評定為3級,硬度
為62~62.8 HRC,同一批零件硬度差小于1HRC,而且橢圓變形小,僅有3%左右的套圈超過標準規(guī)定的0.30 nlnl。
5 結束語
神光電爐有限公司經(jīng)過近一年的使用,氣體滲碳氮化多用爐生產(chǎn)線的性能穩(wěn)定,運行可靠。對軸承零件的熱處理具有以下優(yōu)點:
(1)滲碳鋼軸承零件進行滲碳處理時,滲層均勻,碳濃度梯度平緩,滲碳質量穩(wěn)定。
(2)高碳鉻軸承鋼零件進行淬火處理時,表面無脫碳,同批零件硬度均勻性好,橢圓變形小,生產(chǎn)效率高。
(3)機械化程度高,可大大降低勞動強度,既適用于大批量生產(chǎn),也適用于小批量多品種生產(chǎn)。氣體滲碳氮化多用爐適用于軸承零件的滲碳、碳氮共滲,以及中大型軸承零件的可控氣氛淬火。