沈阳热处理加工厂家告诉您看过来！现代感应热处理加工的特征

今天由沈阳热处理加工厂家的小编给大家分享一下现代感应热处理加工的特征。

一个零件从毛坯开始制造出来我们知道需要经过一系列加工过程，比如坯料的车、铣、磨等，当然也包括热处理。这些过程中前者被称作冷加工，后者被称作热加工。冷加工过程控制目标是单件的物理量，比如几何尺寸，精度等。这些都容易测量甚至在线监测。随着现代数字化技术的发展，自动化程度的大幅提高，如今冷加工的生产效率和质量稳定性得到了充分地发挥，具有鲜明的现代特征。

而热处理热加工则是利用材料在相应温度下组织和形态的变化从而达到性能的改善，比如强度、韧性等。这些目标一般不能在线监测，而且组织变化一般和材料成分，反应温度、时间等过程相关，因此，热处理加工有多种工艺模式是采用加热炉进行的比如整体的淬火回火处理、渗碳淬火、氮化等，它是针对一批零件进行一次加工，和冷加工相差很大。

但也有针对单个零件进行的热处理工艺，比如感应热处理等。它快速，节能，少污染的绿色加工方法，而且易于和冷加工组成生产线。因此，现代感应热处理必然具有和冷加工相似的一些现代特征。

1.生产组织

现代企业生产管理追求的目标是效率和效益。现代感应热处理生产也是以批量的零件，依据自动化系统，经过科学组织，从而实现效率和效益的。

首先要求生产纲领，即是加工批量的目标和允许的加工工时目标。比如一个产品，年生产纲领是100万件，年工作时间是250天，每天1班，每班8h工作，则每件产品允许的生产节拍理论值为（250×1×8×3600）/1000000 = 7.2s/件。实际上，生产中一般预留出设备维护，生产准备，操作人员更替，机器故障及废品等非生产性时间消耗，折算为设备的开工率，比如95%，则每件产品的允许节拍需求为6.84s/件。

根据以上生产纲领，进行设备配置和生产组织。如果所配置的设备节拍小于6.84s/件，则在一班制情况下一台设备即可满足生产；如果所配置的设备节拍大于6.84s/件，则可考虑延长工作时间比如采用每天2班制或3班制；或增加设备数量或工位数，由一台增加到两台设备加工或两个工位同时加工。

由于感应热处理效率高，特别是有些感应热处理设备和冷加工并线生产，因此，车间的物流系统对感应淬火设备也提出了相应要求。自动上料机、机械手、机器人等现代化的物流单元也出现在感应热处理系统中，并且和机床的控制系统通过标准数据接口实现联锁。图1为某车间感应淬火现场，包括转移龙门式机械手，通过一个共线的机械手转移工件。

2.自动化感应淬火机床，柔性加工中心

感应热处理是通过感应器和工件表面的电磁感应实现加热并辅以适当的冷却来完成的。加工过程需要感应器相对工件定位、扫描移动等，其中工件也需要旋转，分度等相应的动作。数控技术的应用，使得感应热处理机床可以和冷加工机床一样实现工艺过程自动化。

和冷加工柔性加工中心一样，感应热处理机床不仅可以进行单一工序加工，也可以进行多工序组合加工。比如有些感应热处理系统，一次装卡完成淬火、回火的复合加工；也有些感应热处理系统可以完成一个零件多部位的淬火、回火加工；甚至在加工过程中对零件掉头装卡，翻面淬火等，图2为汽车平衡轴零件和它的感应热处理设备。该零件需要对多个台阶轴径进行淬火回火，由于截面变化大，该系统采用了1个双工感应器对其不同轴颈淬火，一个感应器对其齿轮表面淬火，1个感应器对整个零件进行回火。和冷加工不同的是，所组合的不同加工工序不是由自动换刀来完成，而是通过转移到不同工位进行处理。整个系统集合3台高频电源，通过PLC控制完成。

感应热处理自动化系统由于工况和加工模式的不同，较之有更多的要求：

（1）由于淬火需要加热和冷却，因此工作区域有水、淬火液、蒸汽、电磁等污染。机床的可靠性设计要考虑这些因素，所采用的结构及部件材料应避免或不受这些污染的损害。

（2）加工所采用的“刀具”不仅包括感应器也包括淬火器。国外一般叫做工艺工具（process tools）。和冷加工刀具一样，这一般由厂家定制。工艺工具要有重复装配精度，满足快速装卡的要求。

（3）加工工艺的预先确定意味着预先的工艺开发过程必须将零件材料、尺寸精度、感应器几何尺寸及精度、供电参数、冷却参数和正确的热处理结果相对应固定。

（4）因此，机床的可靠性不仅表现为结构及运动的可靠性和精度，而且包括电源及负载、冷却及淬火喷淋系统的可控性和可靠性。

3.数字化质量控制系统，远程监测

现代化加工的批量化要求质量控制更全，更及时，更贴近加工过程，因为任何质量事故不及时发现和处理都会造成批量化的报废，损失被放大。而控制点的增多又不影响效率，这得益于数字化质量控制系统。

现代化感应热处理的数字化质量控制系统从物流的开始已经被植入。包括工件的辨识，计数，设备及“工艺工具”的确认以及生产成品、标识、能耗统计等，在线监测和记录，允许在线或离线数据调用。

机床系统的在线质量控制除了冷加工数控机床用到的基本功能外，还包括感应热处理加热和冷却的工艺参数监测和记录。这就要求电源具备数字化控制接口，温度、流量等介质数据采用数字仪表。感应热处理的工艺预制即是把这些质量控制信号和允许的波动区间通过程序设定在系统内，形成质量控制包。随着网络的普遍采用，这些质量控制包的实时数据可以通过远程调取和记录，不仅便于上级数据管理系统的质量追踪，当机器出现故障时，还能够通过远程专家进行诊断和数据恢复，大大的减少了停机时间，提高了设备利用率。

4.工艺可靠性好，替代（渗碳，氮化等）多种常规热处理工艺

多数热处理工艺采用加热炉进行，热处理工艺模式一般时间长，常采用离线加工，因此和现代冷加工的生产模式差异很大。传统上，感应热处理由于可以对单个零件进行局部加工因而被认为是常规热处理的补充手段，仅对于不太重要的零件或者批量很小的零件采用该工艺方法，而且由于各种原因造成的工艺可靠性、重复性差，从而导致应用面窄，效益差。

现代感应热处理由于工艺可靠性的提高，承载能力被设计人员确认，因而在越来越多的场合替代渗碳淬火、氮化等主流工艺，取得了效率、效益的双重收获。不仅在汽车等中小载荷的条件下，而且在一些风电、机车等重载领域应用。比如，我国某企业生产的风电大直径齿轮产品，模数10～26，直径2000～3500mm，原来全部采用渗碳淬火以及氮化工艺，后改为感应热处理后效率显著提高，材料成本和加工成本都显著降低，效益很好。

5.结语

感应热处理的快速，节能，少污染的优势，在现代技术条件下真正发挥出来了。我国不少外资企业和少数内资企业，由于直接采用国外的现代感应热处理装备因而取得了效益和效率的益处。国产感应热处理设备这些年也在自动化程度上取得了长足进展，但在可靠性和工艺稳定性上和世界水平还有差距，只有补齐了这些差距，相信感应热处理工艺还会得到广泛的应用。

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