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金属材料热处理节能技术应用及发展趋势探析

2014-05-07 00:07
逆光飞舞
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  随着现代制造技术的越来越快的发展,逐渐开始意识到制造业发展和环境的和谐统一,重视制造业的可持续发展以及制造业和人文科学之间的融合。而金属材料热处理技术的先进程度决定了机械产品质量的好坏,目前我国热处理金属材料占总金属材料的40%左右,但热处理不仅耗能高而且污染大,用电量也十分巨大,所以其节能前景十分广阔。加强节能技术的开发与实际应用,对于金属材料热处理产业的发展有着重要意义。

  1、金属材料热处理节能新技术的主要应用

  1.1热处理CAD技术应用

  热处理CAD技术主要指的是应用电脑模拟技术,在模拟环境下来进行研究和设计热处理工艺。在进行智能控制热处理喷淋、淬火剂和淬火的正确选择、喷雾冷却技术、热处理节能等方面研究时,热处理CAD技术能够发挥重要作用。例如利用三维温度场计算来进行热处理设备的节能设计,选择新型耐火材料,应用新型的炉墙结构,热处理余热的回收和利用等,可以实现大幅度降低热处理的能耗。

  1.2化学热处理薄层渗透技术应用

  化学热处理薄层渗透技术主要指的是,打破各种化学元素渗透金属表层能够形成深度和性能上的对比的常规认识。因为在实践和理论的分析中我们看到,过深的渗透,不但会降低金属零件的韧性,而且也不利于产品综合性能的提高,还会造成能源浪费。采用化学热处理薄层渗透技术,如果渗碳层降低30%,那么就可以省电33%。在实际应用中最明显的例子就是,在我国生产自行车钢球中,采用薄层渗碳技术以后,不仅使生产效率提高到42%,而且节省电能33%,整体的使用寿命也提高到了2倍,这样就实现了节能与环保的双重效果。

  1.3激光热处理技术的应用

  激光热处理技术主要指的是,利用高功率密度的激光,对金属材料表面进行处理的办法,以此实现对金属材料实现相变硬化以及表面合金化等金属材料表面改性处理,实现其它表面淬火做不到的表面成分以及性能上的改变。因为激光的穿透能力特别强,在金属材料加热过程中,如果加热温度低于熔点的临界点转变温度时,金属表面就会迅速产生奥氏体化,然后进行急速自冷淬火,这样,金属表面就会迅速被激光相变硬化。激光热处理高速加热以及高速冷却所获得的组织密度、硬度、耐磨性能都很好,尤其是激光淬火的金属材料部分能够获得4000k~mm2的残余压应力,这就大大提高疲劳性能。此外,激光淬火还可以进行局部选择性淬火,通过对多光斑尺寸上的控制,更加适合其它热处理技术所无法完成的管孔、沟深以及刀具刃口等局部地区的硬化。激光还能够远距离进行传送,可以实现一台激光机器多工作台同时工作,使用电脑编程进行对激光热处理过程的控制和管理能够实现工业生产过程中的自动化,大大提高生产效率。

  1.4真空热处理技术应用

  金属材料真空热处理技术最大的优点在于使用无氧处理介质,所以真空渗碳零件不会出现内部氧化现象。因为设备能够提高渗碳温度,所以大大缩短了生产周期。而且真空热处理气体消耗量以及排放量明显减少,不需要火帘和点燃器装置,空载时可以停炉,进行加热和降温时间上更短,大大的提提高了设备的利用率。目前世界先进国家的真空热处理技术的主要发展方向是抽真空后反充惰性气体,然后在炉膛内部配置搅拌风扇,因为使用对流传热方式,所以进行加热时会更加快速而有均匀。此外还可以把流量传感器做为真空淬火专家控制系体的一个输入端,以此用来测量淬火的热传导效率。

  1.5振动时效处理技术应用

  振动时效处理技术主要指的是为消除金属制件残余应力,帮助其稳定大小,防止变形和开裂的技术。过去的时效工艺一般都采用的是热处理炉低温长时问加热时效,这样的方式所造成的后果就是成本高、周期长,在长时间加热过程中,不可避免的造成电耗增大。基于传统时效工艺,金属材料热处理新技术主要利用不同频率所产生的多谐波共振原理制造的多型振动时效电脑控制设备,使用此种时效设备,可以大大节约电能。振动时效处理技术较之热处理炉来说,可以节省电能40%,金属材料的韧性可以提高到35%。

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