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轴承行业对热处理装备的需求（2）

中国轴承网发布时间:2008/04/16

轴承行业对热处理装备的需求（2）

(5）淬火冷却介质及装备淬火介质可分为三大类：油基、水基和气体淬火介质。油基淬火介质是最常用的淬火介质。普通的淬火油是N32或N22全系统损耗用油，为提高其冷却性能、抗老化性能、光亮性能和高温性能等分别加入催冷剂、清洗剂、光亮剂和抗氧化剂，形成了快速油、快速光亮油和高温分级等温油等系列淬火油，以应用于不同尺寸和要求的轴承零件的淬火；另外，还有低挥发性的真空淬火油。
油基淬火介质的缺点是在淬火过程中产生油烟造成空气污染，在随后的清洗过程中造成水污染。

水基淬火介质是由有机聚合物、抗腐蚀剂和其他添加剂组成的水溶液。通过改变有机聚合物的类型和浓度可得到不同的冷却特性，以适合于不同轴承零件的淬火冷却要求。在淬火冷却过程中，有机物附着在零件表面，可减少零件淬火开裂的危险性，且不产生油烟，清洗方便，无污染，是淬火介质的发展方向。

气体淬火是采用惰性气体为介质（常用的氮气），把压缩气体通过特殊设计的喷嘴喷射到工件表面，以实现工件的淬火冷却。通过调节气体的压力和喷嘴的结构可以控制冷却特性和变形。气体淬火比水基淬火更洁净，且成本更低，其关键技术是喷嘴的结构设计。我国气体淬火在轴承领域还处于起步阶段，在喷嘴的结构设计技术方面还有一定差距。

淬火冷却装备是除淬火介质外影响工件淬火效果的另一大因素。我国现阶段淬火冷却装备控制参数较少，一般只对油温和油的循环进行控制。国外对常用的淬火油槽实行多参数控制，如油温、油的冷却特性、油的循环与搅拌的方向，以及速度、工件入油的方式等，以求得到最佳的淬火组织与性能，同时把变形减小到最小程度。我国一些轴承厂家也在尝试多参数控制，特别是通过对圆锥轴承进行工件入油方式的控制来解决轴承零件淬火过程中角度的变化。

多工位自动淬火压床在我国已应用，但自动化程度赶不上国外。

（6）清洗设备清洗通常是油淬后的必备工序。连续生产线所用的清洗设备一般完成热皂水浸泡、清水喷淋和热风烘干等过程，并带有油水分离装置。在先进的清洗设备中，烘干前还加有二次冷却装置（配有制冷设备，温度在5～10℃之间可调），以减少残留奥氏体的含量，提高尺寸的稳定性。我国现阶段的清洗设备主要采用高压清洗液清洗，这种清洗对不通孔和小的油沟无效，往往造成回火油烟多、污染大，有时还造成着火。

真空清洗是近年来发展起来的清洗设备。该类清洗设备的优点是：清洗效果好，尤其是对结构复杂零件的清洗效果更为显著，清洗后工件表面光亮；安全、清洁，清洗液为清水，不添加对环境有害的氯化物和石油类溶剂；自动化程度高，且可利用清洗加热替代低温回火，节省回火费用。近年来，超声波清洗、涡流清洗在热处理上的应用效果也很好。

3.贝氏体等温淬火装备

根据轴承加工的特点，所使用的设备主要有两大类：自动生产线和周期炉。

（1）自动生产线品种少、批量大的轴承适合自动化生产，如铁路轴承的生产多使用自动生产线。自动生产线主要由保护气氛加热炉和等温淬火槽组成，其中等温淬火部分所用设备按运送工件的动作又可分为三类：转底式、推盘式及输送带式。由爱协林公司开发的转底式、推盘式等温淬火设备是把转底或推盘机构置于等温盐浴中，工件按一定的节拍进出，记忆控制顺序出料，动作由PLC程序控制。该类设备自动化程度高，但投资大。

（2）周期式等温淬火设备轧机轴承由于品种多、批量小，中小型轧机轴承生产厂家多采用箱式炉或井式炉+淬火冷却槽+等温槽+清洗槽，也有采用箱式炉+多个等温槽。该配置投资少，适用性强，但劳动强度大，安全性差。目前，在贝氏体等温淬火大力推广之际，以贝氏体等温淬火替代渗碳钢用在负荷较小的轧机轴承上在我国已成功得到应用。

4.保护气氛及控制

随着对工件淬火后表面质量要求的提高，保护（可控）气氛加热越来越普及，包括退火在内的热处理均采用保护（或可控）气氛加热。20世纪70年代，主要采用吸热式气氛。吸热式气氛是原料气和空气的混合气体在催化剂的作用下部分反应形成一种含ϕ(CO）18%～23%、ϕ(H2）37%～42%、余量N2的保护气氛，这种气氛在我国轴承热处理领域还有应用。氮基丙烷气氛在我国轴承领域的热处理淬火线上应用最广，氮甲醇气氛的组份与吸热式气氛相近，以氮-甲醇为代表的氮基气氛在网带炉上应用较多。90年代，出现了把空气和碳氢化合物直接通入高于800℃炉膛内的产气方法，即直生式气氛。通过研究发现，这种含有高CH4成分的气氛，虽然其气体反应达不到类似于吸热式气氛的平衡程度，但其碳的传输能力还是由气氛中CO与H2的含量来控制，用氧探头结合CO2分析仪进行碳势控制是可以实现的。直生式气氛的主要优点是大量节省了原料气消耗量，据统计这种气氛无论用在周期式气氛炉还是连续性气氛炉上，其原料气消耗节省费用均可达70%左右。今天，全球约有300多台套气氛炉使用这种气氛进行渗碳、碳氮共渗和保护气氛淬火等多种热处理。直生式气氛在我国轴承领域多应用在渗碳领域。

近几年的实际应用表明，氧探头的使用寿命是不好确定的，氧探头测量的碳势与实际值之间差异也是不可预见的。因此，可控气氛有时因为氧探头的失效而不可控，造成脱碳氧化等缺陷。我国现阶段常采用定期校验其测量精度，不利于炉子实现全自动化，有时甚至会影响正常生产。

鉴于上述原因，国外开发了一个双重测量系统，其中一个带标准氧探头用于正常的控制碳势，另一个独立测量系统用于检测这个氧探头的工作状况，即这两个系统分别测量气氛的碳势，当结果出现很大偏差时，就会报警。第二个测量系统工作元件可以是CO2红外分析仪，也可以是一个微型氧探头（λ—探头）。迄今为止，已有许多气氛炉安装了这种双重测量系统。

综观整体，国内轴承热处理技术和装备较发达国家还有很大距离，特别是在退火装备上差距更大。轴承热处理技术和装备较其他行业也有一定距离，提高轴承质量关系到中国装备制造业的振兴。

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