1、熱處理裝備的行業需求

熱處理是指金屬材料在嚴格控制的加熱和冷卻條件下進行處理，通過改變材料内部的顯微組織來達到人們所要求的使用性能或服役壽命。熱處理是機械制造的重要工藝，是保證和提高機器零件質量與使用壽命，充分發揮材料潛力的關鍵工序。熱處理技術及裝備被廣泛應用于航空航天、軍工、汽車、工程機械、軌道交通等行業，智能高效，節能環保，是熱處理行業的基本發展趨勢。

智能熱處理裝備研究的總體目标以智能熱處理裝備關鍵共性技術的工程化與産業化為宗旨，以熱處理設備的智能化、信息化、 高效、節能減排為目标。主要從智能可控氣氛熱處理設備、智能真空熱處理設備、智能感應熱處理設備、智能等離子表面改性設備、智能大型工業加熱爐等５個方向進行工程化研究開發，重點解決智能熱處理裝備領域創新能力和技術支撐問題，實現我國熱處理由低端技術到高端技術的轉變。

2、我國智能熱處理裝備簡介

2.1 熱處理裝備技術現狀

熱處理裝備按加熱方式可分為電阻加熱爐、感應加熱爐、離子體、電子束、激光束加熱爐、燃氣加熱爐、燃油加熱爐和燃煤加熱爐等。目前我國以電加熱熱處理裝備為主體，約占總量的９０％。其他加熱方式，燃氣、燃油和燃煤等不足１０％。按爐内介質分為空氣介質爐、鹽浴爐、保護氣氛爐、流态粒子爐、可控氣氛爐、真空氣氛爐和等離子爐等 。

近６０年來 我國熱處理裝備從空氣介質爐和鹽浴爐向保護氣氛爐和流态粒子爐再向可控氣氛 真空氣氛爐和等離子爐等方向不斷發展。目前我國熱處理技術與國外熱處理技術差距很大， 美國等發達國家對熱處理工藝過程的控制已向着自動化、智能化和柔性化發展，而由于曆史的原因我國的許多企業大而全，小而全熱處理的社會化、産業化及規模生産尚未形成，因而 生産效率低下， 比美國差２６倍 ，設備利用率和負荷率不到３０％ ，而能耗卻比美國高出４０％以上。

2.2 我國熱處理裝備技術發展趨勢

我國熱處理裝備行業在“十一五” 期間取得了長足的進步 ，得益于機械制造業的迅猛發展， 熱處理裝備更新速度加快，由于國外産業轉移，大型國有企業和大量民營企業的技術改造，華東和華南沿海城市輕工，電氣産品模具的大量需求，航空 汽車等制造業零件加工協作的推動，興起了以真空熱處理設備和密封多用爐生産線為主的設備更新浪潮。 在汽車、軌道交通、造船等行業的發動機、變速箱零件、基礎零部件的熱處理中也出現了以推杆爐、輥棒爐、網帶爐、密封多用爐、感應淬火機床等離子設備等為主的熱處理設備更新，設備市場一片繁榮。骨幹企業設備更新率達到７０％以上，為加快提高我國的熱處理技術，需要全面分析我國熱處理技術現階段水平針，對現有技術的不足提出新的改進方案，力争在熱處理新技術 新材料和新設備等方面取得重要提升。

2.2.1 采用新的加熱源

熱處理加熱源形式多種多樣 ，當今人們對高能率熱源更為關注， 高能率熱處理相比其他方法在減小加工零部件形變，獲取優良組織性能以及特殊零部件表面狀态等方面具有無可比拟的優越性。不但能夠顯著提高熱處理部件表面的耐磨特性和耐腐蝕特性，更能夠延長其服役時間。因此，高能率熱處理在最近幾年發展迅速，成為改變金屬材料表面特性的主要技術。國外大型企業已逐漸采用激光熱處理和離子注入表面改性等技術。 但由于高能率熱處理設備費用昂貴，我國應用尚少，但其極具發展前景，今後将會是重要的熱處理工藝。

2.2.2 采用新的加熱方式

通常進行熱處理時要實現少無氧化加熱目的是降低金屬氧化損耗、保證工件表面質量、在實際熱處理工藝中實現少無氧化加熱，主要采用真空和可控氣氛技術在表面加熱領域，感應加熱具有很多優勢，比如加熱迅速，工件變形小，生産率高，工件表面氧化脫碳少，節能和易實現機械化等，故其廣泛應用在工件的表面加熱淬火中。

2.2.3 采用新型淬火介質和新的淬火方法

淬火介質在淬火工藝過程中起着十分重要的作用，直接影響着工件淬火質量，應用合理的淬火介質能夠顯著減小工件的變形 ，提高淬火工件表面精度在實際熱處理生産過程中，通常采用水、油、鹽類等作為淬火介質４ 今後 要全面改進原有淬火介質性能并積極研究經濟、安全、無污染的新型淬火介質。

2.2.4 多參數熱處理和複合熱處理工藝

傳統熱處理通常以溫度和時間作為熱處理的參數 為單一的熱處理 效果十分單一化 因此，必須發展多參數熱處理和複合熱處理工藝，多參數熱處理工藝形式主要為真空熱處理、化學熱處理和形變熱處理複合熱處理能夠将兩種或多種熱處理工藝複合，或者将熱處理與其他加工工藝複合，從而得到各個工藝的綜合效果，工件性能更加優良，并能節約能源降低成本，提高生産效率。

2.2.5 熱處理生産的自動化和專業化

為了實現熱處理生産的自動化，當今熱處理生産正逐步引入計算機，其能夠保證熱處理工藝的穩定性和得到優質的産品質量，從而使熱處理裝備朝着高效低成本，柔性化和智能化方向發展。國外現代企業很多都在熱處理中采用計算機，國内研制生産的熱處理設備也越來越多地引入了微機控制，極大地提高了設備的自動化水平和生産效率，在熱處理工藝過程的實時控制，計算機輔助設計，計算機模拟和數學模型的開發應用等方面也取得了一定的成績。

3、智能熱處理重點發展技術

3.1 熱處理設備節能減排控制技術熱處理設備節能減排控制技術，主要包括以下幾個方面

（1）爐體構造、工裝、夾具的最優化設計，即運用現代設計方法對爐體構造、工裝、夾具進行最優化設計，使得爐體構造符合節能減排的要求，工裝、夾具的最優化設計為熱處理設備的智能化控制創造了條件。

（2）節能電源及新型加熱元器件的研發。感應加熱就是發展最好的一種加熱方法，其技術先進性體現在高頻電源通常采用半導體功率器件構成，理論上輸出功率越大，頻率越高，則技術就越領先。感應熔煉中頻爐電源功率越大，整流的脈波數越多，配置的爐體容量越大，技術越先進，真空感應爐通常噸位越大技術越先進，采用特種感應加熱技術。

（3）新型節能爐用材料的研究與應用 爐體密封，主要是指爐内各部件和爐殼以及爐門等的密封。如果爐體密封不夠嚴格、容易造成跑火、漏火、導緻能源浪費嚴重，甚至損害設備。因此爐體密封十分關鍵，其直接決定着産品的品質和生産過程的能耗。新型耐火纖維制品的出現，為解決爐體密封創造了條件，實現了軟密封，在爐圍内壁塗高溫高輻射塗料，強化爐内的輻射傳熱，有助于熱能的充分利用，其節能效果為３％ ~５％ 是近期較先進的節能方法。

（4）電磁輻射控制設計 為了防止電磁輻射對周圍環境的有害影響以及對人體健康的影響，必須将電磁輻射的強度減小到允許的程度 最小或将有害影響限制在一定的空間範圍，屏蔽就是常用的有效技術。

3.2 冷卻控制技術

3.2.1 淬火冷卻工藝數值模拟

随着計算機技術的發展，數值模拟方法為淬火過程中相互作用的各場量的計算提供了強有力的工具。數值模拟雖然不能直接給出諸如相态分布、應力分布與工藝參數的關系，但它能對介質流場，工件内溫度場，組織場，應力應變場進行耦合計算，用計算機圖形技術直觀地給出任意時刻和任一點的溫度，組織和應力應變情況。計算機模拟的應用将有望使熱處理擺脫依賴于經驗和操作者技能的落後狀況，向着能精确預測生産結果和實現可靠的質量控制方向發展。

3.2.2 淬火變形控制技術

由于淬火變形影響因素非常複雜、導緻變形控制十分棘手，而采用校直方法糾正變形或加大磨削加工餘量，都會增加成本，因此淬火變形控制技術是提高産品質量，延長零部件使用壽命，提高經濟效益的重要手段。國内外熱處理工作者在研究鋼件熱處理變形成因、規律及預防控制變形措施等方面取得了許多理論成果，也積累了一定的實踐經驗。

3.2.3 強烈淬火技術

強烈淬火是在金屬固态相變點以上加熱保溫，通過極快速冷卻方法對零件表面進行淬火，常規淬火冷卻到淬火劑溫度時，鋼件表層形成拉應力或低應力狀态，而強烈淬火則在工件心部尚處于熱态時便停止冷卻，使其表層形成壓應力，消除淬火開裂現象，減小淬火變形，降低疲勞裂紋萌生和擴展以及應力腐蝕開裂的可能性，延長構件的使用壽命，取代或減少材料熱處理過程中的滲碳、噴丸、噴砂過程。

4、我國智能熱處理裝備的研究布局

在無氧化熱處理技術的發展趨勢中，首推可控氣氛熱處理。在目前少品種、大批量生産中、尤其是碳素鋼和一般合金結構鋼件的光亮淬火、退火、滲碳淬火、碳氮共滲淬火、氣體氮碳共滲中仍以可控氣氛為主要手段。所以可控氣氛熱處理仍是智能先進熱處理技術的主要組成部分。其優點是防止工件氧化脫碳，進行滲碳等化學熱處理，對已脫碳的工件，可使表面複碳可進行穿透滲碳，便于實現機械化、自動化真空熱處理是在真空技術和熱處理技術基礎上發展起來的新型熱處理技術，其整個過程全部和部分在真空狀态下進行 熱處理質量大大提高 與常規熱處理相比 其能夠實現無氧化 無脫碳 無滲碳 使工件表面更加光亮

感應加熱熱處理設備，是利用電磁感應産生渦流電發熱現象，對工件表面加熱進行熱處理。由于其生産效率高、能耗低、污染較少、安全性較好以及容易實現自動化生産等優點。常用于表面淬火，也可用于局部退火或回火。 随着我國制造業的發展，對高效 自動化，高重現性的感應淬火工藝裝備的需求大增， 感應淬火機床正向成套化、緊湊化、在線化、柔性化、數控與自動化方向發展。智能等離子體技術是對材料表面進行處理的技術，涉及衆多學科領域，需要在以下幾方面重點提高深入進行等離子體表面改性機理研究，解決傳統溫度場測定精度差的問題，從理論上對等離子表面處理工藝參數、材料性能以及表面狀況等進行分析研究，優化現有的工藝參數，研發新型成熟可靠的工藝設備，分析材料在遠離平衡狀态下微觀組織結構的變化，進一步發展等離子表面處理質量的在線監控技術。

5、總結

随着科技的不斷進步，對熱處理裝備的要求越來越高，智能熱處理裝備在我國工業中将占據重要地位。因此 ，加快發展智能熱處理裝備，對促進我國科技進步，提升産品質量有着重要作用。

“道客集市”App即将推出，工業生态鍊平台即将推出，敬請關注 （微同）18261955779 行業資源免費信息，技術交易、商品交易，信息交流平台

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!