国内高频感应热处理的发展和现状

我国的高频感应热处理技术始于20世纪50年代,比工业发达国家晚了近20年。在以后的30多年时间里,因国内的经济体制问题和国外的技术封锁,我国的感应热处理技术发展缓慢,与工业发达国家的差距逐年拉大,到80年代,我国感应热处理的主要技术与起步时的水平相比提高不多。

一、1950~1980年概况

上海是我国最大的工业城市,其工业技术程度很大程度上反映了我国的工业技术水准。回顾上海感应热处理的历程,改革开放前,感应热处理设备总量为20余台,用于加热的电源都是仿制前苏联的机械式中频发电机和电子管高频,虽有些改进,但没有质的变化,淬火机床基本采用液压或简单的机械传动。这些感应热处理设备大多分布在国有大中型企业的热处理车间,主要为本企业数量不多的零件服务,一般不承接外单位的业务。那时上海仅有的三家对外揽活的专业热处理厂,只有一家可以承接感应热处理业务,但所处理的零件数量只占该厂热处理总量的1/10左右。

1959年,上海开始试制轿车。从国际上汽车生产过程看,需要热处理的汽车零部件按重量算,应该有近一半由感应热处理来完成,这表明汽车制造业是一个与热处理尤其是感应热处理关联度很高的产业。但是,1964年开始小批量生产的“上海”牌轿车,并没有起到助推上海感应热处理发展的作用,原因在于“上海”牌轿车没有如国外汽车工业那样形成规模,因此,不可能指望年产只有几十辆、几百辆,直到停产时的1991年才达到7000辆轿车的产能去带动关联的感应热处理的发展。与当时通用性较强的井式炉、箱式炉、盐浴炉等相比,选择性较强而设备数量又少的感应热处理只能成为“跑龙套”的角色。

二、快速发展时期

到目前为止,上海拥有感应热处理设备的厂点发展到了69家,设备总量为231台,其中工业发达国家的品牌产品有62台,占设备总量的27%,其余的设备属于国内自主品牌。在所有的设备中,晶体管电源有153台,其中,采用NC或P LC控制系统的占设备总量的84%,机床采用滚珠丝杠和直线导轨等现代机械传动技术的达到89%。国外品牌设备中的92%归属于上海汽车工业(集团)总公司旗下的汽车零部件公司,并主要以专机形式在线生产。在上海,拥有5台以上感应热处理设备的厂点有8家,只有一台感应热处理设备的厂点有15家。为汽车工业配套的厂点有26家,设备为128台。为实现进口感应热处理设备上的感应器国产化,上海从2007年成立了感应器专业制造公司,其用料讲究,制造精良,而价格只有进口的1/3。

近几年,生产等速万向节的上海某传动轴公司和生产齿条的上海某转向机公司,陆续引进了与国际先进水平同步的感应热处理设备。这些设备具有许多先进功能:

①采用机械手上下料。

②加热、冷却、回火、检测自动进行。

③热处理过程和工艺参数通过计算机控制技术进行监控并屏幕显示。

④工艺参数偏离设定值时,可自动修正并自动分选出不合格零件。

⑤设备出现故障时,控制系统会暂停工作并进行报警,此时,屏幕上会显示故障部位与排除方法。

⑥这些设备还同时具有远程诊断功能,将数控系统与网络连接,解决大容量程序传输,实现远程诊断和远程维修服务等。与90年代引进的感应热处理设备相比,可以感知工业发达国家的感应热处理技术仍在快速发展。

20世纪90年代,国外将带有能量监控装置的SIT、IGPT、MOSFET晶体管电源和配备了NC或PLC控制系统的自动化专用淬火机床、柔性化程度较高的通用淬火机床组合为成套设备进入我国的感应热处理市场后,引发了我国感应热处理行业的认真思考。国内的感应热处理设备公司纷纷瞄准引进的先进设备开始了研制工作,近20年来,国内生产的感应热处理设备与工业发达国家的差距在逐渐缩小。从上海感应热处理行业调查数据看,由于国产感应热处理设备普遍采用了晶体管电源和全机械淬火机床,并配置NC或PLC控制系统,加上价格较低,低端市场己成国产感应热处理设备的一统天下,在中端市场国产感应热处理设备也获得了大部分份额。

国外的感应热处理设备制造商看到了中国的商机,先后有美国的应达公司、欧洲的易孚迪公司、美国的阿贾克斯托可公司、日本的宫电高周波公司、意大利的萨伊公司在上海设厂。由于国外品牌的感应热处理设备售价较高,动辄成百上千万元,决定了其客户源主要是中外合资的汽车零部件公司,一般中小企业只会“心动而没有行动”。

三、发展现状

改革开放以来,上海的感应热处理技术虽然取得了长足进步和快速发展,但仍然与工业发达国家有着较大的差距。

感应热处理工艺的确定至今仍然过多地依赖经验和试验,通常都是首先按照零件要求的有效硬化层深度选择电源的频率,然后通过调试电压、电流和时间观察加热的效果,根据加热效果去改进感应器,最后经过切样检查来判定感应热处理工艺是否正确。早在90年代,工业发达国家的感应热处理公司开始研究将计算机模拟技术应用于感应热处理工艺,这样既缩短了感应热处理工艺编制时间,也大大减小了工作强度。上海交通大学在热处理计算机模拟方面进行了研究,也取得了进展,但研究尚未在感应热处理领域全面展开。

上海感应热处理的发展刺激了企业对设备的需求,也催生了上海的内资感应热处理设备公司,到目前为止,从改革开放前的一家发展到现在的12家,但大多数规模很小。由于感应热处理设备  涉及“机、电、液、光、磁、计算机和感应热处理工艺”等技术的综合应用,目前上海大多数内资感应热处理设备公司,除了仿制,还没有研发能力,不具备成套设备的生产能力,无法实现用户要求的“交钥匙”工程。其中规模稍大的内资感应热处理设备公司,在仿制之余,也努力开展了一些研发工作,但由于国内感应热处理设备公司的合久必分,只分不合,本己不多的技术人才更显捉襟见肘,加上投入经费的不足,很难在创新上有所突破。想要在感应热处理设备的高端市场上占有一席之地,应该向工业发达国家的感应热处理设备公司学习,整合资源,实现强强联合。

四、结语

2009年,国务院办公厅发布的《装备制造业调整和振兴规划》,其中明确要求“提高专业化生产水平,改进企业生产组织方式,合理配置资源,整合区域内铸造、锻造、热处理、表面处理四大基础工艺能力,建设专业化生产中心。加大技术改造投入力度,推广先进制造技术和清洁生产方式,提高材料利用率和生产效率,降低能耗,减少污染物排放。”感应热处理以其能耗低、污染少的清洁生产方式,一定会在政策的鼓励下,在感应热处理设备制造和应用企业广大工作者的共同努力下,得到更快速的发展。