熱處理車間設(shè)計(jì)(熱處理手冊(cè)第四版)

熱處理車間設(shè)計(jì)〔熱處理手冊(cè)第四版〕熱處理車間設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)第三設(shè)計(jì)爭論院李儒冠張開華計(jì)文件，是工廠設(shè)計(jì)的范疇。工廠設(shè)計(jì)一般分可行性爭論、初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)三個(gè)階段。其大致內(nèi)容如下：工廠設(shè)計(jì)一般設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)前期工作階段⑴行業(yè)規(guī)劃：依據(jù)國家和地區(qū)中長期進(jìn)展規(guī)劃及產(chǎn)業(yè)政策，結(jié)某一行業(yè)的進(jìn)展規(guī)劃。⑵工程建議書：提出工程的輪廓設(shè)想，重點(diǎn)論證工程建設(shè)的必要性、目標(biāo)、主要技術(shù)原則、建設(shè)條件和經(jīng)濟(jì)效益等是否可行進(jìn)展初立項(xiàng)和列入打算的依據(jù)。⑶效益，以呈報(bào)主管部門核準(zhǔn)或備案。設(shè)計(jì)工作階段⑴初步設(shè)計(jì)，對(duì)工程工程分車間和部門進(jìn)展初步設(shè)計(jì)。⑵施工設(shè)計(jì)，供給工程施工圖。初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)階段工藝專業(yè)的任務(wù)是:依據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和總體設(shè)計(jì)的要求，對(duì)車間的生產(chǎn)工藝、設(shè)備、人員、部門設(shè)置、物料需求和流淌、設(shè)備布置等進(jìn)展設(shè)計(jì)，計(jì)算工藝投資，并對(duì)車間建筑、構(gòu)造、供電、供水、動(dòng)力、采暖通風(fēng)和環(huán)境治理等提出設(shè)計(jì)要求，保證設(shè)計(jì)的完整和協(xié)調(diào)。工藝局部初步設(shè)計(jì)的內(nèi)容如下：⑴⑵生產(chǎn)類型、生產(chǎn)組織方式；⑶車間組成；⑷工藝分析及設(shè)備選型；⑸⑹關(guān)心部門；⑺車間運(yùn)輸；⑻工藝投資；⑼計(jì)算工作人員；⑽向土建、公用、總圖、環(huán)保、節(jié)能、技經(jīng)等專業(yè)提出設(shè)計(jì)任務(wù)資料；⑾編寫車間工藝設(shè)計(jì)說明書；⑿提出非標(biāo)設(shè)計(jì)任務(wù)書；施工設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì)是將初步設(shè)計(jì)進(jìn)一步深化和具體和驗(yàn)收的要求。施工設(shè)計(jì)的內(nèi)容如下:⑴確定設(shè)備型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量及其在車間的布置和具體的安裝盡寸；⑵完成工藝設(shè)備和起重運(yùn)輸設(shè)備的安裝設(shè)計(jì)；⑶提出廠房、構(gòu)筑物和公用專業(yè)(采暖、通風(fēng)、給排水、動(dòng)力、電氣、安全環(huán)保等)施工設(shè)計(jì)的工藝要求、圖樣和說明；⑷確定車間設(shè)備的根底和地下構(gòu)筑物的構(gòu)造、尺寸等；⑸繪制車間管線匯總圖；⑹確定車間工藝投資。熱處理車間分類和特性熱處理車間分類⑴按工件分類①原材料及毛坯熱處理車間(或稱第一熱處理車間)：擔(dān)當(dāng)鍛件、這類車間也可附設(shè)在鍛造、鑄造等車間內(nèi)。②③工具及機(jī)修件的毛坯熱處理和最終熱處理。⑵按工藝及設(shè)備分類①可控氣氛熱處理車間；②感應(yīng)加熱③⑶按生產(chǎn)規(guī)模分類①小型熱處理車間：熱處理件年生產(chǎn)綱領(lǐng)≤1000t；②1000-3000t；③3000t；④熱處理車間生產(chǎn)的特別性⑴高溫操作；⑵〔液體或氣體；⑶⑷有廢氣、廢液、粉塵和電磁污染物。熱處理車間生產(chǎn)任務(wù)和生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)任務(wù)間擔(dān)當(dāng)?shù)纳a(chǎn)任務(wù)。生產(chǎn)綱領(lǐng)合產(chǎn)品特點(diǎn)、企業(yè)生產(chǎn)工藝水平確定的備〔廢〕品率計(jì)算出產(chǎn)品熱處〔有反協(xié)作件的熱處理車間還要加上反協(xié)作件數(shù)量規(guī)模，是確定工藝和選擇設(shè)備的依據(jù)。熱處理車間綱領(lǐng)以重量〔噸/年〔/年〕表示。在14-1。14章熱處理車間設(shè)計(jì)314-1熱處理生產(chǎn)綱領(lǐng)表1231212自制件工具機(jī)修合計(jì)三、協(xié)入件合計(jì)總計(jì)年產(chǎn)量〔臺(tái)〕每〔t〕〔廢〕14.3.3工序綱領(lǐng)依據(jù)產(chǎn)品零件的熱處理工藝要求按工序分類統(tǒng)計(jì)計(jì)算。中頻熱處理工段，承受二班制；局部生產(chǎn)周期長的，如滲碳、回火、碳氮共滲、氮化等設(shè)備及連續(xù)生產(chǎn)線宜承受二班制或三班制。大型零件熱處理車間及大量生產(chǎn)的熱處理車間承受三班工作制，有的車間或設(shè)備雙休日不停產(chǎn)，承受連續(xù)工作制。在加工流水線上的熱處理設(shè)備所承受的工作制度應(yīng)與整個(gè)流水線的生產(chǎn)班次相適應(yīng)?？沙惺芤话嘀?，個(gè)別設(shè)備承受二班或三班制。14.3.4關(guān)心生產(chǎn)綱領(lǐng)模確定。車間工作制度及年時(shí)基數(shù)工作制度年時(shí)基數(shù)熱處理車間的工作制度，應(yīng)依據(jù)車間的規(guī)模、1.設(shè)備年時(shí)基數(shù)14-2。生產(chǎn)特點(diǎn)、工藝水平和類型區(qū)分對(duì)待，合理確定，以到達(dá)充分利用設(shè)備、節(jié)約能源、便于組織生產(chǎn)的目的。一般中小件的綜合熱處理車間或工段，高、43卷熱處理設(shè)備和工輔材料.14-2熱處理車間設(shè)備年時(shí)基數(shù)12345(高、)熱處理爐工程生產(chǎn)性質(zhì)階段工作制階段工作制階段工作制階332333全2512512512513558888888888三班6.56.56.588一班197019301970――二班*****三班*****72402.工人年時(shí)基數(shù)14-3。14-3熱處理車間工人年時(shí)基數(shù)8179017906.5二班連續(xù)性生產(chǎn)1450連續(xù)性生產(chǎn)1790三班序號(hào)一1工人(女工占25%以下)一般工作條件251工程全年工作日一班88三班工藝設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)的根本原則構(gòu)造及復(fù)合外表處理工藝；⑸應(yīng)用清潔或少污染熱處理技術(shù)，削減和防止環(huán)境污染，改善操作環(huán)境；⑹應(yīng)用型節(jié)能工藝和設(shè)備，節(jié)約能源；⑺提高機(jī)械化、自動(dòng)化程度，充分提高設(shè)備利用率，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度；⑻在滿足正常使用和安全間距的前提下，設(shè)備布置盡量緊湊，以縮短物流距離，節(jié)約廠房用地；⑼應(yīng)用計(jì)算機(jī)掌握技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)、工藝過程及產(chǎn)品的自動(dòng)檢測(cè)、掌握與治理；要依據(jù)。熱處理車間工藝設(shè)計(jì)的根本原則如下：⑴符合國家和工程所在地的行業(yè)進(jìn)展規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)政策要求；⑵在滿足產(chǎn)品技術(shù)要求的前提下，選擇的工藝設(shè)備技術(shù)先進(jìn)、安全牢靠、經(jīng)濟(jì)合理；⑶樂觀推廣應(yīng)用少、無氧化熱處理工藝，如可控氣氛熱處理，真空熱處理及感應(yīng)加熱熱處理工藝；⑷樂觀穩(wěn)妥地應(yīng)用工藝、設(shè)備、材料、工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容熱處理工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：⑴分析產(chǎn)品零件的工作條件、失效形態(tài)和技14章熱處理車間設(shè)計(jì)5術(shù)條件；⑵制定熱處理零件的加工路線，確定熱處理工序；⑶制定熱處理工藝方案；⑷計(jì)算熱處理各工序的生產(chǎn)綱領(lǐng)。零件技術(shù)要求的分析零件技術(shù)要求是產(chǎn)品零件設(shè)計(jì)者通過對(duì)產(chǎn)品零件的服役條件和和主要的失效形態(tài)，優(yōu)化熱處理工藝，以滿足零件實(shí)際使用要求。零件加工路線和熱處理工序的設(shè)置路線中熱處理工序的設(shè)置：⑴火、集中退火、等溫退火、球化退化、可鍛化退火、再結(jié)晶退火、消退內(nèi)應(yīng)力退火及人工時(shí)效(穩(wěn)定化處理)等，可于鑄造后在鑄造車間進(jìn)展；⑵硬度要求在285HB(30HRC)以下的一般鍛件，可在機(jī)械加工熱處理硬化層時(shí)，為保證足夠的硬化層，應(yīng)在粗加工后進(jìn)展熱處理；⑶外表硬化和化學(xué)熱處理零件，一般應(yīng)在機(jī)加工后進(jìn)展，熱處理后盡可能不再加工，或僅進(jìn)行精加工，以保存硬化層和滲層壓應(yīng)力狀態(tài)。一些精度要求高，可使用特別刀具加工的零件，也可在加工前熱處理；⑷局部化學(xué)熱處理零件，當(dāng)生產(chǎn)量大時(shí)，非處理的局部應(yīng)用鍍層保護(hù)；當(dāng)批量小時(shí)，可承受機(jī)械保護(hù)、涂防滲劑防滲，或加工去除滲層等方法；⑸零件冷拔、冷鐓、冷擠前后應(yīng)進(jìn)展去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火、正火等熱處理工序；⑹彈簧鋼絲冷繞制后應(yīng)進(jìn)展回火處理。熱繞制的彈簧應(yīng)進(jìn)展淬火和回火；⑺外表淬火件一般要求進(jìn)展預(yù)先熱處理；⑻模具和刀具在毛坯鍛造后應(yīng)進(jìn)展球化退火處理。熱處理工藝方案的制定比照性論證，選擇出最正確的工藝方案來。一般論證的主要內(nèi)容有：⑴對(duì)產(chǎn)品零件技術(shù)要求的適應(yīng)性、工藝的先進(jìn)性和牢靠性、熱處理質(zhì)量的穩(wěn)定性；⑵⑶⑷生⑸對(duì)環(huán)境及勞動(dòng)安全衛(wèi)生的影響。熱處理工序生產(chǎn)綱領(lǐng)的計(jì)算熱處理工序生產(chǎn)綱領(lǐng)(退火、正火、滲碳等)是依據(jù)車間生產(chǎn)任務(wù)14－4。63卷熱處理設(shè)備和工輔材料14-4零件熱處理工序生產(chǎn)任務(wù)計(jì)算表123油水氣溫溫溫火空高中低淬效理碳滲面時(shí)處化藍(lán)淬火回火表冷強(qiáng)發(fā)⑵批量生產(chǎn)的熱處理設(shè)備的選型備應(yīng)便于工藝和生產(chǎn)調(diào)整。⑶多品種單件生產(chǎn)的熱處理設(shè)備的選型對(duì)于多品種單件熱處局部機(jī)械化、自動(dòng)化聯(lián)動(dòng)線的方式。熱處理設(shè)備的選型與計(jì)算的生產(chǎn)效率、低的生產(chǎn)本錢和良好的作業(yè)環(huán)境。熱處理設(shè)備選型的依據(jù)⑴⑵⑶零件生產(chǎn)量和勞動(dòng)量；⑷熱處理所需的輔料及能源供給；⑸車間勞動(dòng)安全衛(wèi)生和環(huán)保要求；⑹設(shè)備投資和運(yùn)行本錢；⑺與前后工序的關(guān)系和連接；⑻企業(yè)及車間的自動(dòng)化、機(jī)械化、現(xiàn)代物流和現(xiàn)代治理要求；⑼工程所在地及企業(yè)的特別要求和條件。14.6.3熱處理設(shè)備的選型熱處理爐型的選擇選擇熱處理爐型時(shí)，應(yīng)依據(jù)熱處理件特點(diǎn)、工藝要求和批量，合理選擇爐型。以下是幾種常用的爐型選擇：⑴汽車齒輪類滲碳零件，大批量生產(chǎn)時(shí)，一般選用推桿式連續(xù)滲碳淬火自動(dòng)線；中批量生產(chǎn)時(shí)，選用密封箱式爐組成聯(lián)動(dòng)線；小批爐在空氧介質(zhì)中入油淬火帶來的外表氧化脫碳。⑵動(dòng)生產(chǎn)線。⑶長軸件，大批量時(shí)選用輥底式爐生產(chǎn)線14.6.2熱處理設(shè)備選型的原則⑴少品種大批量生產(chǎn)的熱處理設(shè)備的選型對(duì)于少品種大批量產(chǎn)線，選用安全牢靠、生產(chǎn)率高、運(yùn)行本錢低的連續(xù)式熱處理設(shè)備。14章熱處理車間設(shè)計(jì)7〔也可選用感應(yīng)加熱淬火回火自動(dòng)生產(chǎn)線；小批量時(shí)選用井式爐或臺(tái)車爐。⑷大件及長板件，選用步進(jìn)式爐或臺(tái)車式爐。⑸中小標(biāo)準(zhǔn)件，選用鑄鏈爐、網(wǎng)帶式爐、振底爐。⑹工、模具及刃具，優(yōu)選選用真空爐，也可選用流態(tài)爐、鹽浴爐。⑺熱處理爐生產(chǎn)率熱處理爐生產(chǎn)率是指某熱處理爐在一個(gè)小時(shí)內(nèi)可完成某熱處理工序零件的重量，即kg/h。它與爐型、爐膛尺寸、工藝類型、零件裝14-5幾種爐型單位爐底面積的平均生產(chǎn)率見14-5。14-5單位爐底面積的平均生產(chǎn)率參考指標(biāo)(kg/m2h)氣體爐子類型退火正火淬火回火滲碳箱(室式)爐40～60100～12080～10035～推桿式爐60～70120～160100～12545輸送帶式爐120～160100～125立式旋轉(zhuǎn)爐100～12080～100臺(tái)車式爐35～5060～8050～7060～80120～140100～120140～180100～120平均生產(chǎn)率是指熱處理爐在一般正常生值、通常是指該設(shè)備可能完成的設(shè)備的平均生產(chǎn)率。幾種典型設(shè)備的平均生產(chǎn)率按如下方法計(jì)算：⑴周期式作業(yè)爐的平均生產(chǎn)率PP?mT?A(kg/h)式中：m――爐子一次工件裝載量(kg)T――工件在爐內(nèi)停留時(shí)間(h)A――該設(shè)備的附加系數(shù)(一般A1.02―1.2)⑵推桿式爐的平均生產(chǎn)率PP?60tMNA(kg/h)式中：M――一個(gè)料盤裝載的工件重量(kg)N一次推入的料盤數(shù)量〔個(gè)〕t――推料周期(min)AA)生產(chǎn)率PP?LMA(kg/h)T式中：L――傳送帶在爐內(nèi)的長度〔m〕M――1m傳送帶工件裝載量〔kg〕T――工件入爐到出爐的總時(shí)間〔h〕A――該設(shè)備附加系數(shù)(一般A1.1)感應(yīng)加熱設(shè)備的選擇⑴頻率選擇*****f*****X2kX2k式中：f――電流頻率〔Hz〕X2K――淬硬層深度〔mm〕感應(yīng)加熱所需電流頻率，取決于14-6為感應(yīng)加熱電流透入深度與淬硬層深度的合理頻率范圍。83卷熱處理設(shè)備和工輔材料表14-6依據(jù)不同的淬硬層深度推舉的感應(yīng)加熱淬火的頻率與設(shè)備推舉的頻率與設(shè)備1最高頻率(kHz)最低頻率(kHz)(kHz250156001.51007250260430～4041518670.422..5102.50.1.51200.6250.035(mm)⑵功率確定①同時(shí)加熱淬火時(shí)，設(shè)備功率的計(jì)算方法P0――S――加熱外表積η――設(shè)備效率η=η1〔感應(yīng)器效率〕?η2〔淬火變壓器P?P0?S效率〕14-7。式中：P――設(shè)備的功率14-7常用感應(yīng)淬火設(shè)備的效率序號(hào)1234項(xiàng)目中頻設(shè)備淬園柱形零件中頻設(shè)備淬平板0.640.640.640.44η10.80.80.80.5η20.80.80.80.8〔1〕指帶有導(dǎo)磁體的感應(yīng)器〔2〕指不帶導(dǎo)磁體的感應(yīng)器3η值依據(jù)不同產(chǎn)品進(jìn)展調(diào)整。②η――設(shè)備效率P??DhP0?單位功率是選擇設(shè)備功率的主要計(jì)算指標(biāo)。單位功率有有效功率、加熱功率和額定功率之分，通常設(shè)計(jì)14-8為單位功率的閱歷數(shù)值。2――――14-8(kw/cm)頻率/kHz連續(xù)加熱同時(shí)加熱1.04.0～6.02.0～4.02.53.0～5.01.4～2.88.02.0～3.50.9～1.830～401.6～3.00.7～1.5200～3001.3～2.60.5～2.0依據(jù)表14-8中所列數(shù)據(jù)，對(duì)某些功率的感應(yīng)加熱14-914-10所示。14-9中頻電源設(shè)備可同時(shí)加熱面積參考指標(biāo)發(fā)電機(jī)頻率(kHz)與功率(kW)最大加熱面積(cm)空心軸類18030050032050075022.5100軸類1401602302503501002508.016040025060014章熱處理車間設(shè)計(jì)9適宜加熱面積(cm)2軸類空心軸類709011015017025012016020025030037014-10高頻電源設(shè)備可同時(shí)加熱面積參考指標(biāo)振蕩功率(kW)同時(shí)最大加熱面積(cm2)適宜的加熱面積(cm2)3090306018060100300100200600200⑶設(shè)備生產(chǎn)率，感應(yīng)加14-11所示。14-11感應(yīng)加熱設(shè)備生產(chǎn)率參考指標(biāo)〔件/時(shí)〕零件重量〔kg〕高頻設(shè)備中頻設(shè)備≤0.3400～6000.3～1.0200～3001～2100～200100～2002～560～1005～1040～6010～2020～40≥2010～30感應(yīng)加熱技術(shù)近年來的進(jìn)展主要表現(xiàn)在加熱電源方面。過去承受的效率較低的中頻發(fā)電機(jī)多被淘汰，代之以頻率達(dá)1kHz的晶體管電源；目前，又有IGBT〔絕緣柵雙極型晶體管〕電源大量消滅，已局部取代前者用于工業(yè)生產(chǎn)。國內(nèi)最大的IGBT電源已250kW、50kHz600kW、100kHz的電源商品生產(chǎn)。原有的電子管高頻振蕩電源正由MOSFET〔場效應(yīng)晶體管〕電源及SIT〔靜電感應(yīng)晶體管〕電源所替代，國產(chǎn)電源可達(dá)300kW、200-300kHz500kW、300kHz的產(chǎn)品問世。MOSFET〔場效應(yīng)晶體管〕電源及SIT〔靜電感應(yīng)晶體管〕與電子管高頻振蕩電源相比，具有體積小、效率高、掌握便利、使用壽命長、安全性高等突出特點(diǎn)。4關(guān)心設(shè)備的選擇⑴可控氣氛發(fā)生裝置，應(yīng)依據(jù)熱處理工藝及工程所在地供給條直生式氣氛。⑵冷卻系統(tǒng)的計(jì)算①淬火槽容積的計(jì)算V?PC(t?t0)C1(t”0?t”)??1000(m3)式中：V――淬火液的容積(m3)P――同時(shí)淬入零件質(zhì)量(kg)t―t0淬入零件的溫度差，一般工件850-100=750(oC)850-200=650(oC)t/O?t――淬火液在淬火前后的溫度γ――淬火液密度，油為0.91C1――淬火液的熱容量KJ/(kg?℃)水為10.45C――0.628KJ/(kg?℃)V≈0.007PV≈0.006P；淬火水槽：V≈0.006P14-12。14-12淬火槽容積指標(biāo)淬火一般工件鍛模單位m3/t工件m3/t工件淬火油槽7665103卷熱處理設(shè)備和工輔材料以上計(jì)算的容積還需考慮淬火液溫度上升的體積