對我國真空熱處理路線圖的一些看法和建議

2014-09-06 郄小龍 中國航空規(guī)劃建設發(fā)展有限公司

  美國在2004年發(fā)布了其熱處理路線圖,對美國2020年的熱處理技術發(fā)展提出了非常明確的目標,如“零畸變”、“零分散度”、“零排放”、“減少能源消耗80%”等,引起了很大反響。對比我國的熱處理現(xiàn)狀,西方發(fā)達國家對熱處理的高度重視,值得我們深思。

一、國內(nèi)外真空熱處理發(fā)展現(xiàn)狀

  航空制造集現(xiàn)代先進的科學技術之大成,作為一種加工手段,熱處理工藝是賦予航空產(chǎn)品力學性能和表層各種特性的關鍵加工技術,對產(chǎn)品的質量和零部件使用性能起著決定性的作用,航空熱處理技術應努力追趕先進國家的腳步,與世界先進熱處理同步發(fā)展和進步。隨著航空熱處理技術的提升,也將推動和牽引其他行業(yè)的熱處理發(fā)展,尤其在真空熱處理方面,為航空產(chǎn)品的減重、安全以及推重比的提高,高溫合金、鈦合金材料不斷增加,對真空熱處理需求也不斷加大。

  目前,我國國產(chǎn)的真空熱處理設備已具有一定水平和規(guī)模,在航空企業(yè)也得到了廣泛應用,國產(chǎn)真空氣淬爐、真空油淬爐、真空退火爐、真空時效爐、真空釬焊爐已大量使用在航空熱處理車間,為提高航空產(chǎn)品質量做出了很大貢獻。國產(chǎn)真空水淬爐、真空滲碳爐在航空企業(yè)也得到一定使用,但國產(chǎn)真空設備與進口設備相比,還存在一定差距,在真空高壓氣淬爐、低壓真空滲碳爐方面,航空企業(yè)近年也引進了IPSEN公司、ECM公司等公司多臺設備,如低壓真空滲碳爐進口設備,滲碳后氣淬壓力可達2MPa(20bar),國產(chǎn)可做到1.5MPa,進口設備附帶的專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)完整,輸入材料牌號或主要化學成分、表面滲碳面積、深層工藝要求等主要工藝參數(shù),就可以自動給出熱處理工藝曲線供操作者參考,國內(nèi)專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫資料較少,說明國外的制造廠家在研發(fā)階段,對設備功能結構、工藝流程、系統(tǒng)協(xié)調、模擬仿真生產(chǎn)研究、試驗等投入很到位。國外航空熱處理車間可將真空滲碳、淬火、清洗、回火組裝成一條生產(chǎn)線,并采用計算機全過程自動化控制生產(chǎn),這方面國內(nèi)研發(fā)才開始。

二、國內(nèi)真空熱處理應用實例

  國內(nèi)真空爐制造企業(yè)近年來發(fā)展很快,如北京華海中誼工業(yè)爐有限公司2013年在安徽湖州自籌3000萬資金,建成占地3萬m2,建筑面積生產(chǎn)研發(fā)21000m2的真空熱處理新廠區(qū),加上老廠區(qū)生產(chǎn)研發(fā)面積5500m2 ,總科研生產(chǎn)面積達26500m2,成為我國最大的真空爐生產(chǎn)廠家,年產(chǎn)能力可達300臺/套,其累計為我國航空航天已提供各式真空爐300多臺/套。圖1為北京華海中誼工業(yè)爐有限公司安徽湖州新廠區(qū)。

北京華海中誼工業(yè)爐有限公司安徽湖州新廠區(qū)

圖1 北京華海中誼工業(yè)爐有限公司安徽湖州新廠區(qū)

  北京機電研究所自主研發(fā)的低壓真空滲碳爐(見圖2),目前正在航空工廠安裝調試,其具有高溫滲碳、氮碳共滲、碳氮共滲功能,滲碳后氣淬壓力可達1.5MPa。

北京機電研究所最新研制的低壓高溫真空滲碳爐

圖2 北京機電研究所最新研制的低壓高溫真空滲碳爐

  中航集成設備有限公司設計的大中型立式真空淬火爐,最大有效區(qū)尺寸可達直徑2m,高3m,為亞洲同類設備之最,加熱室真空度可達1.33×(10-2~10-4)P a,爐溫均勻性±3℃,主要應用于結構鋼、不銹鋼、高溫合金制成的大中型產(chǎn)品零部件固溶和時效處理,沈飛、成飛、陜飛等多家航空企業(yè)已采用,使用效果良好。圖3為中航非凡設備廠設計制造的亞洲最大的真空油淬爐。

中航集成設備有限公司設計制造的亞洲最大的真空油淬爐

圖3 中航集成設備有限公司設計制造的亞洲最大的真空油淬爐

三、思考與建議

  筆者認為,中國真空熱處理路線圖應是一個整體真空熱處理發(fā)展規(guī)劃,從研制、試驗、標準、制造,到使用、維修組成一個完整的體系,它涉及冶金、材料、工藝方法、機械制造、機電控制、真空、計算機等多領域先進技術。全面應用這些技術可以有效改變我國真空熱處理行業(yè)高校、科研所、使用廠家及制造廠家各自為戰(zhàn),理論技術和工藝實踐脫節(jié)等現(xiàn)狀,目前高校、科研所偏重理論研究,缺少工程化應用,制造廠家沒有較強研發(fā)能力,大都是按訂單生產(chǎn)制造,沒有形成這些單位的合力,因此即使在很多熱處理領域取得了跨越發(fā)展,但整體設備的制造技術還落后于人,要改變這種被動局面,真空技術網(wǎng)(http://www.13house.cn/)認為需形成多方面的合力,明確行業(yè)發(fā)展思路、綱領、目標和研究課題,整合各方面資源,圍繞真空熱處理的發(fā)展,有的放矢地建設行業(yè)的科研生產(chǎn)基地,解決薄弱環(huán)節(jié),提高整體真空熱處理理論、工藝及制造水平。

  建議1:盡快編撰符合我國國情的熱處理路線圖,經(jīng)有關部門審核批準后盡快頒布,使熱處理的發(fā)展有法可依,有章可循。

  建議2 : 真空熱處理路線圖應完成熱處理點、線、面布局。點——宏觀目標、研發(fā)課題;線——具體分工、合作;面——政策面扶持、支持。

  建議3:在引進設備的同時,對其先進的工藝技術進行消化吸收,積極進行研發(fā)、創(chuàng)新、制造具有自主知識產(chǎn)權的高精尖熱處理設備。