渗碳工艺流程及装备创新

渗碳工艺流程及装备改进创新

一、参加人员：罗磊军、付广霞、陈志辉、梁亚民、刘桂金

二、立项时间：2008.10.5—2008.12.30

三、立项原因：

1．2008年5月份，热处理车间新增两台200KW井式渗碳炉，渗碳工艺由电脑控制，方法为“自适应渗碳法”。后来在试用过程中发现该方法控制时，炉气碳势波动特别大，远远超出出厂设定的±0.05%，而且调整起来特别困难，产品质量难以保证。

2．新增渗碳炉电机为全封闭式，由于车间噪音也大，从炉子表面无法判断电机运转是否正常，也曾因此出现产品不合格的情况；而且该类型渗碳炉的废气点火管道为弯曲状，导致阀门和点火孔经常堵塞，无法燃烧废气，也不能从火苗的颜色定性判断炉内碳势。

3．如今车间共有四台渗碳炉，渗碳产品种类和数量也逐渐增多，统计工件状态极为繁琐，很容易混淆。

4．网带炉淬火油槽冷却性能不足，导致产品硬度偏低。

5．以往的渗碳产品加工方法已经不能满足需求，因此对渗碳装备以及加工流程做了改进和创新。

四、立项过程

1．针对碳势波动幅度大的问题，经过讨论决定将电脑控制的“自适应法渗碳工艺”改为手动调整的“分段法渗碳工艺”。为尽快试验出新型工艺，我们查阅了大量资料，再结合以往多年的实践经验，对每一炉产品都设定不同的温度、时间、碳势等参数，然后通过在渗碳过程中反复进行炉温测定、定碳片炉气碳势测定、过程试样检查，以及渗碳之后剥层实验碳含量测定，用金相法、硬度法检验二次淬回火

试样等手段，积累了各种数据和大量经验，根据各项数据分析判定工艺可行性和工艺合适程度。通过两个月来不间断的测试，在各部门的积极配合下，终于试验出了目前最为优良的渗碳工艺程序。

2．为了解决新增渗碳炉设计上的不合理之处，我们决定对电机运行监控和排气管道进行改进。首先，在电机和渗碳炉控制系统上安装监控装置，一旦电机出现故障，报警闪灯便会报警，如此维修人员就可以迅速排除故障；其次，我们利用废旧材料，加工改造，制作出φ60mm直立状的排气管道，并在管道上端增加一个尖锥状盖子，盖子上开φ3.5mm的小孔，便于点火燃烧废气，这样改进后避免了废气孔堵塞，火苗燃烧平稳，通过火苗的颜色和长短可以初步确定炉内碳势，进一步避免了渗碳过程中的隐患。

3．由于设备增加，渗碳零件数量种类越来越多，为了避免产品混淆不清，我们集思广益，为每台设备编上编号，设立专用标识牌，对每一炉产品都填写相应的“渗碳产品装炉单”，挂于标识牌上，详细注明炉号、产品型号、材质、数量、装/出炉时间等等，做到一目了然，省时省力。另外，为了加强对渗碳过程控制，我们编制了“渗碳炉运行监控记录”，每个小时进行一次巡检，包括温度、碳势、电流、煤油滴注、循环风扇、空气泵、冷却水等等，记录渗碳炉工作状况，一旦发现异常，便能及时排除。

4．热处理车间网带炉淬火油槽虽然安装有喷淋和串动装置，但是冷却效果依然不够理想，经分析，原因在于淬火油循环较差，造成冷却速度慢，必须安装搅拌机。我们利用一台1.1KW的旧电机和一些废旧材料，只用了3天时间就加工调整完毕，效果非常明显，淬火硬度明显提高。

5．随着用户和市场对渗碳产品的质量要求越来越严格，工期要

求越来越短，老的加工方法已经不能适应现阶段的要求，渗碳装备、加工流程的改进和创新迫在眉睫。

○1根据实际需要，我们决定采用45#60mm厚钢板加吊杆的方案，针对不同尺寸段的产品，设计出Φ640mm、Φ680mm、Φ700mm、Φ720mm、Φ760mm等各种工装底盘，同时将受力部位最大的吊环装置去掉，避免吊环断裂情况出现。这样，一套设备全重不超过130公斤，不仅减少了材料费用，而且大大增加装炉量，提高了渗碳效率，节约了成本。

○2加工流程方面，也以近期长沙邦联产品H961649/H961616系列圆锥滚子轴承内外圈为例子进行说明。该产品有效壁厚在60mm以上，二次淬火时，由于胎具与产品温差太大，造成预冷状态，并且使用胎具淬火时准备时间较长，工件入油前温度已经降低了不少，致使淬回火后工件出现软点。为解决这一问题，我们研究了多种方案，最终决定使用先整形后淬火的方案。即在该工件高温回火后先测量平面度和椭圆度，将这两项超差的工件用淬火胎具进行整形，整形合格后再使用辊棒炉二次淬火。这样淬火后，没有软点，硬度均匀，质量稳定。

五、效果：

1．经过工艺的改变，目前渗碳炉运转正常，碳势波动幅度控制在±0.02%范围内，渗碳产品质量稳定，提高了我车间渗碳加工能力和技术水准，为以后我公司产品的质量提高奠定了基础。

2．增加电机监控之后，杜绝了因电机故障而导致的成批质量事故。废气管道的改进，堵塞情况再也未曾出现，而通过废气火苗的颜色也能定性地判断出炉内碳势状况，使渗碳设备在运行过程中排气流畅，便于监控。此项改造不仅为公司节约成本2000余元，还达到了减排

的目的。

3．“渗碳产品装炉单”和“渗碳炉运行监控记录”的使用，极大方便了产品加工的跟踪，无论谁去车间巡视，都能一目了然，有据可查，减少很多琐碎问题。

4．网带炉搅拌机安装后，淬火后工件硬度提升1.5—2.0HRC，满足了用户需求，同时也提升了热处理加工能力。该项改造工期提前了一周，节约资金1.5万元。

5．渗碳吊具经过改造后杜绝了安全隐患，加工效率大大提高，每炉装炉量增加了75%—180%，每月渗碳节电70%—170%，节约煤油5桶800公斤。渗碳吊杆的改造，每年可节约16.6万元的吊环费用。

热处理车间

2009-1-6