齿轮热处理设备与工艺的现状与发展

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摘要：结合齿轮行业的发展，本文从炉型、控制、电热元件、管路阀门、检测、介质和新工艺等方面分析了国内外热处理设备的工艺现状与发展趋势。

关键词：齿轮；热处理设备；工艺；

为了适应"控制精确、质量精密"的要求，齿轮热处理设备行业呈现出多种炉型并存、控制精确、电热元件稳定耐用、管路阀门安全可靠、检测方便快捷、介质清洁、经济、工艺创新的态势，对行业的发展有着深远的影响。

1、多种炉型并存

目前国内外的热处理设备包括真空加热炉、连续加热炉、箱式多用炉、井式炉以及强化和清理、清洗等辅助设备。

（1）真空加热炉 真空加热设备所处理的零件热处理具有变形小和氧化脱碳程度低等特点，成为近年来快速发展的炉型之一。

（2）连续加热炉 连续渗碳炉主要用于小型零件（如油嘴等）的热处理，零件的热处理以流水线的形式一次完成。

（3）箱式多用炉 箱式多用炉适合于热处理中小型零件，在加热和冷却过程中均有还原性或中性气体保护，零件外观质量好，脱碳倾向小，晶间氧化程度低，表面硬度高。

（4）井式炉 井式炉最适用于处理大型零件，如大模数硬齿面齿轮等零件，通常采用深层渗碳淬火强化手段（有效硬化层深≥3mm，渗碳保温时间超过30h）。

（5）辅助设备 热处理辅助设备包括清理喷丸、强化喷丸机和研磨机等。

2、控制精确

可靠精密的电子电气控制元件是实现精确控制的关键，这些控制元件包括碳控仪、氧探头、热电偶和温控仪表等。

（2）氧探头 广泛应用于热处理渗碳、碳氮共渗和保护气氛及对含氧量进行测量和控制的相关工业环境，与红外仪相比，具有灵敏度高、碳势控制精度高等特点。

（3）热电偶与温控仪表 热电偶的质量直接决定了炉温的准确性。温控仪表正朝着小型化、模块化和智能化的方向发展。

3、电热元件稳定耐用

（1）发热元件 发热元件一般由电阻丝或辐射管组成，发热元件的质量直接决定着设备的效率和寿命。

（2）耐火材料 耐火材料的质量决定了设备的保湿性能。

（3）风扇与电动机 对渗碳气氛的均匀性和温度均匀性起着重要作用。

4、管路阀门安全可靠

热处理设备的介质管道阀门的最基本的要求是：耐用、耐压、耐热。

5、检测方便快捷

（1）硬度计 一些测试精度高、携带方便的各种型号的硬度计已被各个行业所使用。

（2）金相显微镜 传统的金相检验是将样品切割后再完成后续的磨抛、检测工作；现在的新型设备则不需要将物品切割，可直接在被检测物品上磨抛、检测，进行现场的金相检测工作，可现场完成金相制样、观察、照相、图像采集、存储和定量分析等工作。

（3）红外测温仪 以往，通常以零件的颜色大致判断热处理零件出炉后的表面温度，准确性受人为因素干扰较大，红外测温仪的出现解决了这一问题。可以用来判断热处理件的出炉温度，结合零件最终的热处理质量，制定出合理的温度参数。

（4）炉温追踪仪 通常评价炉内实际温度的方法是在炉膛内放入热电偶，然后在炉外接入电子电位差计，换算成温度数值，这需要测试人员花费大量的时间实时跟踪。现在采用的高温炉温追踪仪可实现自动追踪，取代了人工方法。给实时测试带来了极大的方便。

6、介质清洁、经济

油品是当前使用最广泛、用量最大的一种淬火基础介质，大件淬火常用的介质是快速淬火油（最大冷速在100℃左右）。

随着社会环保意识的提高，油和有机物的污染不容忽视，而且石油从来不是一种取之不尽、用之不竭的资源，石油价格的上涨直接导致热处理成本的增加，因此，无污染、节能、成本低和安全可靠的介质的推广时一种必然的趋势。目前，浆状介质和水基淬火介质正在被越来越多的厂家应用和接受。

不同浓度范围的无机盐水溶液，因冷却特性不同而应用于不同的场合。其中低浓度的无机盐水溶液在冷却时可缩短蒸汽膜时间，沸腾时冷速比水低，适合于低合金钢、形状复杂（如深内孔）及装炉密集的场合。而高浓度和自生外加无机盐水则具有以下特征：液温变化对冷却特征影响小，有一定的流动性，不燃烧，不变质，适用于形状复杂的模具用钢的淬火冷却。