曲轴生产中感应加热的优点及感应加热设备

热处理 曲轴生产中感应加热 的优点及感应加热设备 曲轴在发动机中的重要作用 和特殊工作环境．决定了其制造 工艺和制造设备的特殊性。其 中，热加工工艺对于曲轴的整体 性能及后续工序的加工起着重要 的作用。由于汽车工业发展的迅 猛．对质量的要求也越来越高l 传统的工艺面临着新的拂战。采 用感应加热的方式对曲轴进行加 热具有许多明显的优点。 传统工艺的优缺点 在曲轴生产中采用天然气或油对 坯料进行加热，是曲轴锻造传统的标 准工艺 它具 有能耗低、一期投资及 其他费用省的优点 但，其缺点是锻 造热 负荷 大、坯料 表面会产生很厚的 氧化皮，这就影响了成型工艺及模具 的寿命。这种 工艺的缺点是 ：由于热 量是通过表面传输 的，从 而产生严重 的表面 脱碳 ，增 加了对机加工的要求 及材料损耗 。而较长的 预加 热过 程州 降低 了整条生 产线 的利 用率 ，同时增 加 了维修 成本 另外，坯料表面的过 热现象也不可避 免，生产 工艺 的可重 复性 不能保证 。所 以，不能实现整条 生产线的自动化。 感应加热综述 感应加热是 白上 个世纪 中叶开 始 采用的，它克服了天然气或油加热的 缺陷。其原理是：通过物理作用，使一 个确定的 电磁交变场在需加热 的金属 ·文，德国 ELOTHERM公司 奥托 ·诺约卡特 · 译／杭州埃洛电子有限公司 黄灵君 表1德国 ELOTHERM公司感应加热设备机型殛有关数据 项目 单位 热剪切 BTH CTH 料 径 80～140 60～130 80～200 料 长 最大 600 最大 600 最大 2000 节拍 秒 15～30 15～30 15～6O 生产量 吨t小时 ，一条线 8 d 13 生产量 吨 ，小 时，两条线 8 26 上料方式 长棒料 小块料 小块料 体中起作用。当材料形状、特性及输 入条件绪定时 ，在恒定的间隙时间后 会形成一个确定的能量值。这使得加 热 材料 中的热函准确地得以提高，从 而 使加 热的温度 曲线 可以重复再现 。 众所周知，感应加热的主要优点 为加热时间短、不需预热、氧化皮少 (大约是『专统加热的]／lo)，摸具使用 寿 命长．可以降低表面过 热的危险而 且表面脱碳减少。由于能量供给精确， 因此 ，工 件可以获 得对工业化生产十 分重 要的可重 复的恒定温度 ，这样 ，材 料特性和热流可锻造性及模具磨损之 『日]，也可以实现最佳的 匹配。另外 ，在 生产过程中加热时间也是恒定的，它 仅是传统天然气或油加热时间的 114 正是恒定的温度和加热时 间，保证 了 晶体尺寸、表面脱碳及氧化虚等状态 的可重复性。而晶体大小和表面脱碳 对后续的锻造热处理及金属切刖加 工 则是很重要的 。 同样，降低氧化皮对于提高模具 寿命及节省材料也起着决定性的作用。 所有这些因素使得锻造表面质量得以 热处理 控制并改善，从而提高了锻件的尺寸 精度，降低了废品率。 感应加热设备 既然 感应 加热 有着 如此 多的 优 点 ，与之相 关的 设备也 必须 具有 较 高 的性能 ，从而 满足生产 的需求 现 在 ，我 们就 来谈谈 感 应加热 设备 的 有 关内容 。 感应加热设备是根据感应加热原 理 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的 设计者首先考虑的是设备 必须满 足用户以下的要求t ●可靠的工艺 ， ●热 函高 ●温度分布均匀 一 ●利用率高 ， ●短时间生产中断时必须具有保 温功能 一 ● 可随意选择单 条线生产或两条 线同时生产 · ●在生产条件下的允许清炉一 ● 具有机器人辅 助的坯料 传送 功 能 l ●可快 速而经济地更换所加 工产 品的品种 另外，加热 时间短违意味着加热 区域中的坯料相对较少。设计者将加 热 设备 与成型设备及堆料用的料架最 佳地连 接起 来，同时恒定的加热时间 与相同的材料尺寸使得节拍时间统一 在这种情况下，采用合适的机械装置 就可以获得更大的生产量 ，而不会使 操作者超负荷工作。经验显示 ：生产 量可以增加 30％以上 。 采用感应加热设备排除了热量及 废气对操作者的伤害，它是符合环保 要求的。同时 ，气体 地面或水源也不 会受到污染。 感应加热设备的经济性也是 由该 工艺的技术优势所决定的。如果仅考 虑能耗方面，与天然气或油加热相比， 费用是 比较高的 。但 ．如果考虑到感 应加热的所有优点，比如改善质量、降 低废品率等 ，就很快 能得 出结论—— 总体的费用明显降低 随着质量要 求的不断提高 ，以及 工艺过程的持续可重复性，使质量的 可靠性得 以保证 。众所 周知，质量 的 可靠性是 通过生 产过程的可控 制性 和 制造的 工艺性 以厦牢固而 适用的生 产 工 艺技 术来 体现 的。曲轴 、连 杆和转 向节的锻造都需 要特 别精 确的锻造技 术。不同的下料方式——如 t锯 、冷剪 和热剪等，其热加工工艺业相应也是 不同的。表1列出了德国 ELOTHERM (埃洛特姆)公司感应加热设备机型及 有关数据，供大家参考。 从表1可以看出，热剪切主要用于 小到中等规格的 曲轴生产 。因为在热 剪切工艺中，是将加热到预定温度的 坯料 ，按需要 的长度传送到一个托架 ， 然后进行剪切 。因此 ，相对冷剪切而 言 ，热剪切工艺避免 了加 工坯料 的运 输 ，使其更适用于小批量 多品种 的生 产方式。 预先冷剪切好 的坯料所需的加热 工艺有所不同 。一般情况下 ，坯料是 通过传输装置被送到BTH型加热设备 的进料机构中的 对于中小型曲轴加 热工艺来说 ，有两种加热型设备可供 选择 ，即}热剪切加热生产线和 BTH 型小块料加热机 对于大型 的曲轴最 好选择 CTH型加热机。它特 别适用于 重量范 围在 6O～400kg的曲轴生产 它采用 了两条并联的加热机 ，灵活并 具有经济性。 锯断后的坯料通过辊道传输到加 热设备的传送装置 ，它 由几套 V型传 动辊轮组成，每一个辊轮都是可垂直 调整的，它们位于各个感应炉之间，方 形的材料在V形辊轮上传输．下轮是 固定的，上轮是可以调整的，每个辊 轮都有其独立 的传 动马达 。每个辊轮 都是由其自身的调节器无级调速控制 的。第一 感应 炉前 面的一对辊轮 是主 驱动轮．感应炉之间的其他调节辊轮 起着辅助 作用。 这整套驱动顺序的设计 可防止坯 料之间产生间隙，从而避免端部出现 过热 现象 如今采用感应加 热对曲轴进行锻 造，已被作为标准的技术得到认可，这 种生产技术的发展 ，使得锻造工业能 始面对世界范围内激烈的竞争所提出 的各种高要求。如，在 1990～2000年 间，英国的 SmithClayton和德国的图 森克努博Gcdach~『进 了ELOTHERM 公司4条生产线，其中SmithClayton 锻造厂的设备 已运行了 11年 根据用 户的统计，其生产利用率在 96％～ 97％之间。 ELOTHERM 公 司的感应加热 方 案被英国电力委员会授予 高教生产 电力 奖，这可以说是标准尖端技术 的典范了。 o