对我国真空热处理路线图的一些看法和建议

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国航空规划建设发展有限公司 作者:郄小龙

  美国在2004年发布了其热处理路线图,对美国2020年的热处理技术发展提出了非常明确的目标,如“零畸变”、“零分散度”、“零排放”、“减少能源消耗80%”等,引起了很大反响。对比我国的热处理现状,西方发达国家对热处理的高度重视,值得我们深思。

一、国内外真空热处理发展现状

  航空制造集现代先进的科学技术之大成,作为一种加工手段,热处理工艺是赋予航空产品力学性能和表层各种特性的关键加工技术,对产品的质量和零部件使用性能起着决定性的作用,航空热处理技术应努力追赶先进国家的脚步,与世界先进热处理同步发展和进步。随着航空热处理技术的提升,也将推动和牵引其他行业的热处理发展,尤其在真空热处理方面,为航空产品的减重、安全以及推重比的提高,高温合金、钛合金材料不断增加,对真空热处理需求也不断加大。

  目前,我国国产的真空热处理设备已具有一定水平和规模,在航空企业也得到了广泛应用,国产真空气淬炉、真空油淬炉、真空退火炉、真空时效炉、真空钎焊炉已大量使用在航空热处理车间,为提高航空产品质量做出了很大贡献。国产真空水淬炉、真空渗碳炉在航空企业也得到一定使用,但国产真空设备与进口设备相比,还存在一定差距,在真空高压气淬炉、低压真空渗碳炉方面,航空企业近年也引进了IPSEN公司、ECM公司等公司多台设备,如低压真空渗碳炉进口设备,渗碳后气淬压力可达2MPa(20bar),国产可做到1.5MPa,进口设备附带的专家系统数据完整,输入材料牌号或主要化学成分、表面渗碳面积、深层工艺要求等主要工艺参数,就可以自动给出热处理工艺曲线供操作者参考,国内专家系统数据库资料较少,说明国外的制造厂家在研发阶段,对设备功能结构、工艺流程、系统协调、模拟仿真生产研究、试验等投入很到位。国外航空热处理车间可将真空渗碳、淬火、清洗、回火组装成一条生产线,并采用计算机全过程自动化控制生产,这方面国内研发才开始。

二、国内真空热处理应用实例

  国内真空炉制造企业近年来发展很快,如北京华海中谊工业炉有限公司2013年在安徽湖州自筹3000万资金,建成占地3万m2,建筑面积生产研发21000m2的真空热处理新厂区,加上老厂区生产研发面积5500m2 ,总科研生产面积达26500m2,成为我国最大的真空炉生产厂家,年产能力可达300台/套,其累计为我国航空航天已提供各式真空炉300多台/套。图1为北京华海中谊工业炉有限公司安徽湖州新厂区。

北京华海中谊工业炉有限公司安徽湖州新厂区

图1 北京华海中谊工业炉有限公司安徽湖州新厂区

  北京机电研究所自主研发的低压真空渗碳炉(见图2),目前正在航空工厂安装调试,其具有高温渗碳、氮碳共渗、碳氮共渗功能,渗碳后气淬压力可达1.5MPa。

北京机电研究所最新研制的低压高温真空渗碳炉

图2 北京机电研究所最新研制的低压高温真空渗碳炉

  中航集成设备有限公司设计的大中型立式真空淬火炉,最大有效区尺寸可达直径2m,高3m,为亚洲同类设备之最,加热室真空度可达1.33×(10-2~10-4)P a,炉温均匀性±3℃,主要应用于结构钢、不锈钢、高温合金制成的大中型产品零部件固溶和时效处理,沈飞、成飞、陕飞等多家航空企业已采用,使用效果良好。图3为中航非凡设备厂设计制造的亚洲最大的真空油淬炉。

中航集成设备有限公司设计制造的亚洲最大的真空油淬炉

图3 中航集成设备有限公司设计制造的亚洲最大的真空油淬炉

三、思考与建议

  笔者认为,中国真空热处理路线图应是一个整体真空热处理发展规划,从研制、试验、标准、制造,到使用、维修组成一个完整的体系,它涉及冶金、材料、工艺方法、机械制造、机电控制、真空、计算机等多领域先进技术。全面应用这些技术可以有效改变我国真空热处理行业高校、科研所、使用厂家及制造厂家各自为战,理论技术和工艺实践脱节等现状,目前高校、科研所偏重理论研究,缺少工程化应用,制造厂家没有较强研发能力,大都是按订单生产制造,没有形成这些单位的合力,因此即使在很多热处理领域取得了跨越发展,但整体设备的制造技术还落后于人,要改变这种被动局面,真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为需形成多方面的合力,明确行业发展思路、纲领、目标和研究课题,整合各方面资源,围绕真空热处理的发展,有的放矢地建设行业的科研生产基地,解决薄弱环节,提高整体真空热处理理论、工艺及制造水平。

  建议1:尽快编撰符合我国国情的热处理路线图,经有关部门审核批准后尽快颁布,使热处理的发展有法可依,有章可循。

  建议2 : 真空热处理路线图应完成热处理点、线、面布局。点——宏观目标、研发课题;线——具体分工、合作;面——政策面扶持、支持。

  建议3:在引进设备的同时,对其先进的工艺技术进行消化吸收,积极进行研发、创新、制造具有自主知识产权的高精尖热处理设备。

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