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热处理——我国制造业发展的瓶颈

时间:2009-12-26 14:45:22  来源:热处理学会  作者:
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    表面改性技术对高端产品的研发同样有重要作用,众所周知,燃气的热效率随着燃气温度的升高而提高,然而高温合金的耐热温度限制了燃烧室温度的提高。在国外,由于研究成功在耐热合金表面沉积含蜂窝状ZrO2复合涂层,起着隔热作用,使耐热合金叶片的温度比燃气温度低150℃以上,从而研制出燃烧室温度更高的燃气轮机,促成航空发动机的更新换代。XfH热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

    即使是一般的机械制造行业,热处理与表面改性的技术进步同样对产品的创新有重要意义,例如生产标准件的冷镦机的生产率现在已达600件/min,相比于二十几年前60件/ min提高了10倍。标准件行业面貌大为改观。其实冷镦机并不复杂,在当年设计制造600件/ min的冷镦机亦非难事,问题在于那个小小的六角冲头,它当时寿命低于2万件,在这种情况下,提高冷镦机的速度毫无意义。因为标准件是一种批量极大的产品,通常要求每个冲头寿命都要超过一个班,否则很难进行生产管理。上世纪80年代初通过热处理工艺的改进,使冲头的寿命提高到5万件以上,才有100件/ min的冷镦机面世.及至90年代用气相沉积氮化钛的方法进行六角冲头的表面改性处理,使其寿命提高到35万件以上。成为高速冷镦机的催生剂。XfH热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

    一种特种变速箱的薄壁齿圈,其特点是可以显著减小变速箱的体积和重量,但是用常规的齿轮热处理方法制造遇到很大的难题,渗碳淬火或感应加热淬火都难以控制热处理畸变,而常规的渗氮处理不能满足该齿轮对接触疲劳强度的要求,只有应用动态可控渗氮工艺,使接触疲劳强度由1400MPa提高到1700MPa,并且研究成功控制薄壁齿圈渗氮畸变的方法,才使特种变速箱试制成功。XfH热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

    仅从这些事例就可以反映出:热处理的技术进步对产品创新有重要的推动作用。XfH热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

    鉴于上述特点,欲提高热处理的技术水平首先应开展热处理工艺参数对材料组织性能影响规律的系统研究,其次研究工作不能只停留在用试样研究的层面上。热处理工艺研究需要和产品的台架试验、装机试验及失效分析相结合,经过不断摸索与改进,才能收到大幅度提高寿命的效果,例如:卡车活塞销冷挤压凸模,承受约2000MPa单位压力,需要有很高的抗压屈服强度,而且其形状细长易折断,又要求有足够的韧性,挤压过程中被挤压金属对韧带强烈摩擦,因此需要很高的耐磨性和一定的热稳定性。选用W6Mo5Cr4V2高速钢制造。起先选用手册中给出的标准热处理规范进行处理,使用寿命低于400件。失效方式是凸模施压过程中折断。为了提高材料的韧性将淬火温度由1225℃降低至1190℃,收到显著效果,寿命提高到2500件左右。进一步降低淬火温度虽然可使韧性进一步提高,然而使用寿命反而回落。对凸模的工作状况和失效方式进行仔细分析后发现,在低温范围内加热淬火的冲头,刃带被逐渐拉毛,脱模时阻力愈来愈大,在脱模过程中由于冲击拉伸应力的作用导致断裂。针对这种具体情况采用1190℃淬火560℃回火4次,然后进行气体氮碳共渗处理。表面层(约0.02mm)的硬度提高到1000HV以上,而整体上保持高强度和高韧性,使用寿命提高到1万件以上。XfH热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

    再则考虑到热处理工艺参数对材料性能的影响相当敏感,为了保证质量的重现性和一致性必须研究开发先进的热处理工艺装备和精密可靠性的热处理过程控制技术、设计合理的工装夹具、规定和严格执行合理的装炉方式和操作方法。所以提高热处理质量及其重现性是一个系统工程。在这一领域中不同国家和不同企业之间存在很大差距,也就不足为奇了。XfH热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

2 热处理技术落后已成为我国制造业发展的瓶颈XfH热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

    在发达国家中,凡是拥有著名品牌的机械产品的厂商都高度重视热处理技术研发,通过大量的投入,持续的改进和长期的积累,形成各自独有的技术,并作为市场竞争力的要素而严加保密。人们可以购得名牌产品,通过测绘和解剖分析,仿制出外型和成分与之完全相同的产品,但使用寿命和可靠性常常相差甚远。正是在这一关键性的环节上我国与发达国家存在很大的差距。XfH热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

    长期以来我国制造业存在着重产品、轻毛坯,而在毛坯制造中则重控形、轻控性,重产能轻质量等倾向。发展规划和技改资金过分倾向于购置精密加工设备而很少顾及材料制造、特别是控性与改性技术的研发,其后果常常由于产品的使用寿命低和可靠性差而在市场竞争中处于劣势,只能陷入在惨烈价格战中挣扎的困境。XfH热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

    热处理在制造业中的作用未受重视,热处理的产值按斤论价,其中的知识含量的价值被严重扭曲。被视为一个“产值很小的产业”而处于边缘化。以致我国热处理严重落后于国际先进水平,主要表现在:XfH热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

2.1 产品的使用寿命低、可靠性差XfH热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

    由于热处理技术落后,我国许多机械产品的使用寿命、可靠性和质量重现性都远远低于国外先进水平,国防工业中的一些关键零部件和重大工艺装备中的关键零部件不得不依赖进口,或者是只能引进国外的成形及热处理设备制造中国的飞机、坦克、汽车,处处受制于人。例如:上海引进德国技术生产的汽车变速箱的一个齿轮,德方规定必须用欧洲的设备进行渗氮处理,设备报价一千多万人民币,相当于该齿轮热处理年产值二十余倍,而且消耗性的辅助材料也必须高价进口。这种状况使“中国制造”所创造的利润绝大部分落入洋人口袋中。XfH热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

    至于量大面广的民用工业产品,虽然国内亦能制造,但因寿命短、故障率高而缺乏竞争力,近年注塑机械需求增长很快,国产的注塑机的寿命只及国外同类产品的几分之一,售价也就只及进口注塑机的1/8左右。国内企业生产的标准件冷镦机冲模因使用使命只有台湾或日本产品的几分之一而惨遭市场淘汰。汽车尾气净化器蜂窝板粉末成型模国外可压制蜂窝板2000m,而国内仿制的模具只能压制150m,难以立足市场。国产重载变速箱即使设计比较保守,自重较大,但断齿,断轴而导致重大的机械运行事故仍时有所闻。国产的某种型号螺旋泵,是仿制进口的产品,由于热处理工艺不当经常发生芯轴早期断裂的故障。难与国外同类产品的故障率为百分之一的水平相比。XfH热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

2.2 热处理畸变控制水平低


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