数控火焰旋转升降式淬火机床应用与比较及能耗说明

数控火焰旋转升降式淬火机床

应用与比较

一、表面淬火技术的种类

随着经济和生产技术的飞速发展，汽车、矿产、航空、仪表、冶金、国防等工业对零件的要求越来越高。而金属热处理可以提高零件性能，延长使用寿命，因此成为生产过程中不可缺少的环节。

而表面淬火则是热处理工艺中最常用的一种。其原理是对零件的表面进行热处理，利用金属固态相变，通过快速加热方式对零件表面进行淬火，以达到改善零件表面的性能且保持零件心部的性能不变提高零件承受一定冲击负荷、抵抗磨损和抵抗疲劳的有效方法。

正确选择表面淬火工艺必须了解零件的工作条件和服役条件，零件的结构、形状以及使用的材料等各个方面。从生产和使用的角度去考虑解决方案。表面淬火的方法有很多其中最常用的方法有感应表面淬火、火焰表面淬火、电接触表面加热淬火、脉冲表面淬火等。

二、火焰淬火和感应淬火的特点及比较

1、感应加热表面淬火

将工件放入感应器中，使工件表层产生感应电流，在极短的时间内加热到淬火温度后，立即喷水冷却，使工件表层淬火，从而获得非常细小的针状马氏体组织根据电流频率不同，感应加热表面淬火，可以分为：高频淬火、中频淬火、工频淬火

优点：工件加热速度快均匀性好，工件表面氧化脱碳较轻。淬硬层马氏体组织较细，硬度、强度、韧性都较高。

缺点：感应加热热处理缺点与火焰淬火相比，感应加热设备较复杂，而且适应性较差，不同形制的工件需要配套的感应器，更换繁琐。对某些形状复杂的工件难以保证质量。不适合大工件的加工，淬火层比较浅且能耗大而且易坏维修成本比较高。

2、传统火焰表面淬火

传统火焰淬火采用乙炔---氧或煤气---氧的混合气体燃烧的火焰，喷射到零件表面上，快速加热，当达到淬火温度后，立即用水或用乳化液进行冷却淬透层深度一般为5—10mm表面硬度钢可达65HRC，灰铸铁为40一48HRC，合金铸铁为43—52HRC。

优点：火焰淬火设备简单更适用于单件或生产的大型零件或需要局部淬火的工具或零件，加大型轴类、大模数齿轮等。淬火层比较深，氧化脱碳畸变小硬度、强度韧度都比较高

缺点：人工操作时间比较长、产品质量不好控制，产能低，且不易传承

3、数控旋转升降式火焰淬火机床

数控火焰淬火机床可广泛采用煤层气，天然气，液化石油气等多种燃气与氧气的混合气体燃烧火焰整体喷射到可调速旋转的被加工工件进行淬火，当达到淬火温度后，自动旋转进入水溶性淬火液池中进行冷却淬透层深可达8—20mm表面硬度可达65HRC灰铸铁为40---48HRC，合金铸铁为43—52HRC。

优点：自动化程度高、控温精准、加工时间短、人工操作简单。自动控制点火断火，改变同类产品装卸工件时的长明火做业。更加安全可靠。本产品加工可调范围大且方便灵活适应性好，异形工件加工方便。整体加热受热均匀、淬火层深、氧化脱碳畸变小硬度、强度韧度都比较高。整体机床维修率及维修成本较低。

缺点：不适合加工较小的工件，本设备在我国属于初级阶段且应用较少，认知度和接受度较低。淬火工艺是一个复杂的工艺本设备在初期使用阶段还是需要有经验的操作师傅参与工艺的编制及设定。因为属于定制特种机床库存量较小，交付需要相应时间。

三、国外和国内火焰淬火技术的发展及应用情况

与渗碳淬火和渗氮工艺相比,由于表面淬火(感应与火焰)具有节能、高效、低成本等诸多优点,所以迄今为止仍被广泛地应用于金属的表面强化上。说到表面淬火,人们往往想到感应淬火而忽视了火焰淬火,而事实上在工业发达国家如美国和德国,火焰淬火仍广泛地应用于热处理生产。但是和国内效率低下工艺落后的火焰淬火技术及设备相比较德国从上世纪80年代中期开始就已经逐步开始将数字化编程控制技术和高精度测温系统加入火焰淬火设备的应用中并且对火焰喷头的改进从而大大的提高火焰淬火的工作效率以及产品质量的控制。赋予了火焰淬火这一人类已经使用几千年的传统工艺新的生命,使之在这科技飞速发展的今天仍然占有一席之地。在欧美发达国家火焰淬火设备在热处理行业的使用率达到百分之三十左右其优点是使用方便、操作灵活、适用钢种广泛、零件表面清洁、无氧化和脱碳、畸变小等优点。常用于大尺寸和质量大的工件如大型齿轮、车轮、轴、轧辊和导轨等产品的表面淬火。其中德国的贝丁豪斯开发的火焰淬火设备应用比较广泛（我国的张家口煤机在使用），另外美国的加州换热以及科罗拉多等地区企业都在开发和应用火焰淬火设备。使其成为表面淬火应用中的一个利器。

四、目前国内在应用火焰淬火方面存在的误区

在我国火焰淬火任然停留在落后的手工操作局面中，与欧美发达国家相差还是非常的巨大。绝大部分企业均采取窑炉式加热工艺或手工火焰进行产品最后淬火处理，使用以上方式缺点在于首先是能源消耗高，其次还表现在加工速度慢，工人劳动强度大，时间控制不佳，环境污染严重，不易传承。导致了生产出的产品，淬火硬度不一致，过硬容易出现断裂，过软则达不到设计使用寿命，出现极限损伤现象，引发了部件过早报废，对用户造成极大的经济损失，对工厂造成极大的能源、劳动力浪费。

五、新型数控旋转升降式淬火机床的性能特点与传统手工火焰

淬火的优势比较

下列内容是国内常用火焰淬火设备与新型数控火焰旋转升降淬火机床的主要特性对比：

数控火焰旋转升降淬火国内常用火焰淬火设备

机床设备

全自动全程控制，视屏显示无

声光报警（燃气泄漏、过压、水温）无

自动点火、熄火无

任意调节加工尺度固定尺寸

大尺寸齿轮、链轮等工件整体完成分段完成

淬火硬度一致硬度不统一

加工时间短加工时间长

从以上对比可看出新型火焰淬火机床在很多技术方面的突破和技术创新点赋予了这个传统工艺新的生命。

六、能耗说明及加工时间比对

以贵公司提供的直径800的车轮为例

工作成本：

数控旋转升降火焰淬火机床：

整机用电消耗：不高于30KW/h 1度电为1千瓦时按电费

按1度电1元计算，整机1小时不超过30元

燃气消耗：约为30M³/h （一般情况我们的流量计控制到

25M³/S）以丙烷为例1吨丙烷价格约为7500元1公斤是7.5元。1公斤丙烷在通常情况下相当于2.5个立方米那么30立方米的话相1小时约90元

氧气消耗：约为40M³/h 工作一小时的消耗约为20元左右

本机床配套的风冷换热装置电消耗约3KW/h

本机工作1小时消耗约为人民币150元左右