摘要：科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，作为支柱产业之一的材料热处理工业淬火、回火等精整加工，新理论、新技术、新工艺、新的材料性能及其开发应用层出不穷。因此，对热处理设备的创新改造是必然的选择。
关键词：热处理；创新；齿轮
1 进行热处理创新、节能技术的必要原因
相对于外国先进技术下的高质量的生产方式，我国的热处理技术就明显的呈现很多弊端。首先，在能源的耗费上，我国每生产一吨钢材，就需要耗费高于欧美等先进国家几十倍的能源，投资水平很高，污染破坏范围较大。整体呈现出一种资源高度浪费、空气质量受到严重破坏、能源设备损耗量庞大、产品质量低下、使用寿命极其短暂的形势。
通过调查发现，我国大多数工业区在热处理的工作过程中都以电炉为主，该设备主要进行空气中的加热；我国大多数的热处理器具和设备都是比较老旧的，不但消耗能量大，而且产量低下，无法充分的利用能源，是造成我国工业技术落后的重要原因之一；而对于设备的操作工序上，更是保持着手工操作的传统，大量的劳动强度并不能换来理想的产品质量，进而盲目地生产出不适应新型工业的产品。
我国热处理工序中的环境污染情况更是十分严重。设备在运行状态下，包括风机、水泵等大型器具的运行会产生大量的噪音，影响人们的正常生活和工作；针对加热设备的运行，会产生大量的热能，危害人体的健康；而整个工序下来，释放的污染气体数不胜数，包括废弃物的烟尘、硫酸氧、一氧化碳的排放，造成的大气污染指数急剧上升，如果持续下去，定会造成严重的破坏，不只令周围的环境受到严重破坏，还会给人类带来不同的天气灾害；当生产后的废油等有机物的大量排出，进入水流后更会形成不利于保证水质的化学分子，不利于水中生物的生存，也不利于人类的健康发展。至今，热能处理造成的污染指数已经达到一个很高的数字，进行热能处理的创新技术已势在必行。
2热处理设备改造创新的几个方面
2.1旧有设备改造
对于热处理设备的改造必须要从我国的国情出发，根据我国现有技术能力以及经济实力，随着社会的发展，我们应该不断对热处理设备进行改造与创新。
2.1.1盐浴炉的改造
对盐浴炉的改造重点要解决炉膛漏盐、炉温波动大、故障频率高、耗能大等问题。行之有效的方法包括：在盐浴炉的砌筑过程中，对标准砖的接触面进行对磨，用高强度C一8型胶进行粘合；在炉膛口加保温盖。使用导电膏；水平并联双螺旋辅助启动电极，采用微机控制系统等。
2.1.2退火炉的改造
现在国内用到的退火炉普遍具有散热快、蓄热慢、热损失严重等缺点，必须对炉体使用新型耐火材料、进行烟气余热回收才能有效地改善这种劣势。
现在的退火炉炉体大多采用耐火砖，笔者建议替换成高温硅酸铝陶瓷耐火纤维毡，高温硅酸铝陶瓷耐火纤维毡炉体结构轻巧、蓄热损失小、节能效果较好，少污染、使用寿命长、检修起来也方便。
2.1.3箱式电阻炉的改造
对箱式电阻炉的改造包括炉衬采用预制构件，预制构件的材料主要采用热系数小、升温速度快、使用寿命长的轻质硅酸铝纤维，加长加热室，降低其高度等。
2.1.4热处理炉的改造
热处理炉的缺点主要是炉膛升温慢、截面温差大等。针对这些缺陷，必须通过计算热处理炉的功率对炉体进行相对彻底的改造，重新设计炉体轨道，改变原有的链条式轨道为连杆式轨道，并根据结构的变化确定控制参数。
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除对旧有设备进行改造以外，热处理技术要想得到真正的发展，必须注入新鲜血液，即不断吸收世界先进技术的精髓，因地制宜加以运用。
2.2新型设备应用
2.2.1微波加热设备
目前，微波加热设备已经广泛运用干家庭生活，并得到了大多数用户的认可，然而，因为微波会遭到金属反射等原因，微波加热虽然加热速度快但是在工业生产上鲜有运用。值得庆幸的是，新一项的研究为微波加热设备在热处理上的运用提供了可能性。研究发现，只要在金属周围形成等离子体，金属就能够充分吸收微波辐射。
2.2.2离子束表面改性设备
由于我国大多数的热处理都是在空气中进行，所以器件畸形，尺寸不符，表面氧化脱碳严重等问题一直困扰着热处理单位。笔者认为，运用离子束表面改性设备，可以免除热处理单位的后顾之忧。离子束表面改性设备是法国SandiaNational Laboratories Albuquerque N.M.的专利技术，它采用高速脉动离子束，束斑尺寸达50cm2，设备脉动周期。
3 渗碳淬火齿轮工艺设备的改进
齿轮是机械传动中应用最广泛的零件之一，在汽车、拖拉机、机床和起重机械等产品中不仅有重要作用，而且用量相当大。在齿轮的制造过程中，合理进行热处理工艺，是提高承载能力和延长使用寿命的必要保证。渗碳强化齿轮具有优异的机械性能，但由于渗碳淬火齿轮工序复杂，齿轮的热处理变形已成为阻碍其使用的重要因素。因此，要改进热处理设备工艺，进行创新是长期发展的必然选择。
3.1 更改装炉方式
更改渗碳装炉方式。将齿轮斜着叠放，一个紧靠着一个，角度大约45°左右，减少因自重引起的高温蠕变，在最上层放一块隔板，增加渗碳完成后出炉过程热容量，并防止冷空气直接与齿轮上端面接触。
3.2 齿轮的摆放
在渗碳过程中记录齿轮的上下端面，在淬火过程中反置，使齿轮外径较小端面朝下摆放，齿轮在渗碳淬火过程中高温蠕变是不可避免的，淬火时反置后齿轮的高温蠕变可抵消掉部分形成于渗碳过程中的锥度。齿轮在淬火时会因零件上下齿端进入介质的时间差造成热应力不均，齿轮的下端面产生向上凸的变形趋势，使齿轮发生变形，先入油端会胀大或缩小的稍微相对较小一些。将齿轮较小端朝下摆放，可进一步减小锥度。
3.3 摆放方式改进后的齿轮变形情况分析
改善摆放方式后的齿轮外径和公法线，可以看出经该工艺处理后齿轮渗碳墩粗效应明显减小，外径和公法线变化减小，由于高温蠕变和炉膛温度的不均匀仍然存在，仍有部分齿轮出现了一定的锥变，但经反置淬火后齿轮锥度基本消除，该批次齿轮端面跳动最大为0.7mm，虽然经淬火后部分齿轮公法线出现超差现象，但通过控制磨齿过程中粗磨与精磨余量，所有齿轮齿面均未出现黑色氧化皮。另外，由于改善摆放方式，齿轮周围的介质流速均匀，接触一致，渗碳均匀，即导致渗碳层厚度和硬度也都均匀。
4 结语
热处理是机械工业的一项重要基础技术，通常像轴、轴承、齿轮、连杆等重要的机械零件和工模具都是要经过热处理的，而且，只要选材合适，热处理得当，就能使机械零件和工模具的使用寿命成倍、甚至十几倍的提高，实现“搞好热处理，零件一顶几”的目标，收到事半功倍的效果。基于我国目前热处理技术设备的现状，不断对热处理设备的创新改造，才能长久的发展。
参考文献：
[1]赵曦.热处理工艺绿色性评价与评价系统的研究与开发[D].机械科学研究总院博士学位论文，2014.
[2]戴拥军.机械热处理技术研究[J].科技与企业，2015，7：196.
[3]赵影.机械热处理技术现状与发展趋势浅析[J].中国石油和化工标准与质量.2013（7）.
论文作者:庞双喜
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/17
标签：齿轮论文; 渗碳论文; 设备论文; 过程中论文; 端面论文; 离子束论文; 炉膛论文; 《电力设备》2018年第14期论文;