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新型真空及气氛炉气体淬火装置 易普森工业炉（上海）有限公司（２００２４０） 陈 溢 编译 目前，油淬是工业淬硬领域中的通用技术。但 同的实际需要，从而可以使用所需的冷却速度以避 正如本文下１面所论述的一样，通过不断更新的设 免或有意识地选择产生铁素体、珠光体以及贝氏体 计，气体淬火的性能正在逐步改善；在某些应用 组织：淬火气体压力以及循环速率作为有效的调节 上，气体淬火作为油淬的替代方式，已经具有达到 参数可以通过炉子控制系统根据需要进行调节。同 咖 础 枷ｍ。 一ｊ¨ 或超过油淬的效果。 １．高压气淬 气体以及油浴淬火的主要区别是什么呢？ 在通常的液体介质冷却曲线中，热传导系数ａ 有着很大的波动范围（见瞬¨。由于液体蒸汽膜 的影响，在开始时 热导率较低，并且在 浸润（沸腾相态） 之前不会有显著的 提高 对于淬火油的 选择．包括油的温 度以及液体流过工 件表面的速度，是 淬火烈度的决定性因素。 这个现象又是怎样影响淬火过程的呢？ 工件表层蒸汽膜的破裂随时问以及位置的不同 而变化，并且变化不受操作者的控制。这样一个不 稳定的过程导致了同一批零件甚至单一零件中各部 分的硬度值的不稳定。而气体淬火的热传导是纯粹 的对流换热，斟此气体淬火具有恒定的导热率。 我们可为用户在淬火操作中提供何种控制选择 油浴淬火中，同一 类型零件的冷却曲 圈 线是不变的，淬火速度经常会太快。使用气体淬火 时，冷却曲线可以在很大的范围内调节，以适应不 机槭Ｉ凡ｔ熟热Ｉ）２００２年第４期 时，选择不同的气体类型同样可影响到热传导率 。有意识地对冷却速度进行控制又有什么好处 帅圈 呢？ ， 在工件淬火中只有在开始阶段需要全功率的冷 却；当工件的组织转变完成后，如继续受到急速的冷 却将导致内应力以及变形产生；而工件的变形需要通 ∞ 过磨削加工来改善，这将需要更深的淬硬深度以及更 长的热处理周期。对冷却速度进行控制可以显著减小 工件的内应力以及变形量＝并且，为工件提供良好的 冷却条件也是所有的热处理过程追求的目标。 ２．淬火室设计 Ｉｐｓｅｎ在使用单室真空炉对高台金钢进行热处 理方面拥有超过２５年的经验。２０世纪９０年代早 期，通过设计的改进使得在这些炉子中处理低台金 钢零件成为可能。随着技术的不断进步，从ＶＴＣ 发展出ｖ丌Ｃ以及ＶＴＴＣＫ，直到最新型的 ｖＵＴＫ（见图３）。 癣 ｌｉ Ｊ＿］ Ｉ ４ 囝３ 不到１０年问，Ｉｐｓｅｎ作为第一家热处理设备生 产商开发出了世界上第一台配套真空炉使用的专用 高压气体淬火室，对比起普通单室真空炉，其淬火 烈度为原来的２～３倍［７５０～１２００Ｗ／（ｍ２－Ｋ）］， 使用高压气体喷嘴列阵后更是达到了原来的５倍。 图４就是这种带有气体外循环冷却系统的淬火 室结构，使用多层料盘时的气体包容式淬火方式以 及使用单层料盘时的气体喷嘴列阵的示意图。 ·２３ 维普资讯 http://www.cqvip.com
新型高压气体淬火室用于表面淬硬（带有等离子辅 薹 ｉＩ 整 篱 助）的多室真空连续生产线。当然，这种淬火室也 可以用于模块化真空生产线。 这种气体淬火室的重要特点是可以与可控气氛 箱式炉、推杆式连续炉、辊底炉以及转底炉配套使 用。图６显示了与Ｉｐｓｅｎ Ｔ型可控气氛炉配套使用 、～＿ｌ ｌ！ ０ 。 黛季翼 的气淬室。这台新型的ＴＯＧ多用箱式炉的淬火油 槽被气淬室代替了，加热室以及淬火室之间通过一 个带有气密门的接口连接。对气氛炉（一氧化碳、 ｛璺Ｉ ４ ３．新型高压气体淬火室 近年来，Ｉｐｓｅｎ开始了新型玲室高压气体淬火 室的设计，以更进一步地提高大尺寸料盘的淬火均 匀性，从而使其成为可以配套真空炉以及可控气氛 炉的标准气体淬火室。 除了淬火效率以外，Ｉｐｓｅｎ的设计人员同样致 力于简化设计，缩小设备尺寸，降低气体消耗甚至 炉膛中气体流动的优化、研究与开发。 一旦原始设计方案完成后，设计人员就使用有 限元分析方法对炉膛内部气体流动进行分析。分析 的结果被用于炉膛以及换热器形状的改良，以获得 更佳的气流运动。经过更改的设计将通过模拟计算 进行再次检验以确保在整个淬火空间获得极佳的气 体流动均匀性。 这样，我们就得到了一台淬火效率极佳并且非 常适合于进行真空炉以及可控气氛炉处理后复杂零 件淬火的气体淬火室了。这台气体淬火室可以提供 标准的０．６ＭＰａ、１．ＯＭＰａ以及２．ＯＭＰａ气体压力， 在特殊的要求下还可提供更高的压力；可以使用的 气体包括氮气、氦气、氩气甚至于这些气体的混合 气。使用空气作为淬火气体的技术也正在开发中。 这种新型的冷室高压气体淬火室可以同单室真 空炉或者真空连续炉配套使用。图５是一台使用了 图５ ２４· 氢气、氮气）以及淬火室（氮气或者氦气）中两个 气体系统进行控制还是集中控制是这种配置方 式的基本问题。然而正如我们不断提出崭新的热处 理概念一样，这一次Ｉｐｓｅｎ又成功地针对可控气氛 炉使用高压气淬带来的气体控制问题发展出了一种 简单、有效、安全的控制概念。 燧 图６ ４．效益 我们刚剐提到，减小零件的最终变形量是其最 重要的一项优点。除此之外，使用高压气淬还可获 得更多的商业利益。 在进行工厂盈利性评估时，管理者必须考虑总 的建造费用以及设备服务期内的消耗费用两方面。 气体淬火室的总建造成本（需配置储气瓶）必须要 和采用油淬工艺的淬火油槽、清洗机以及油淬操作 设备的总建造成本比较。同时，气淬的消耗费用仅 限于气体以及电力的消耗，但是油淬的消耗费用除 了淬火油以及电力的消耗外，还包括工件的清洗、 为清洗而必须进行的工件运输以及（意料之中的） 废弃清洗液和淬火油的处理费用。 由于气淬造成的零件变形极小，可以减少磨削 加工量以及所要求的工件淬硬层深度。这样在零件 的渗碳以及最终加工上还可以获得额外的收益。 极撼Ｉ夫ｔ热如Ｉ ２００２年第４１ＤＩ 维普资讯 http://www.cqvip.com
非接触式测温中的应用 杭＿州埃洛电子有限公司 （浙江３１００１４） 黄灵君 编译 ＭＰＡＣ公司一直致力于高温计的开 当前，非接触式测温在很多工业领域已经形成 的。几十年来Ｉ了成熟的技术，同时可 更加经济性地解决众多的 发和生产，通过所实现的各种不同领域的应用，已 测温难题。尽管目前还有很多领域由于各种不同的 经具备广泛的技术决窍，几乎所有的材料通过不同 原因倾向于使用传统的接触式测温传感器，但传统 的发射率都可以进行测温。另外在经济性方面，贿 的接触式温度传感器将被非接触式高精度测温仪 （也称高温计）取代已是必然的趋势。 １．非接触式测温与接触式温度传感器比较 高温计采用数字技术以后，非接触式测温变得 更加简单方便，只需根据计算机上的菜单提示进行 操作。 高温计通过测量物体表面在红外区输出的射线 强度来计算温度。高温计与接触式测温相比有很多 优点：①绝对无副作用（它利用测量物体辐射出来 的能量来确定温度）。②最小响应时间（相对于接 触式测温传感器其响应时间要小得多）。③可测范 围广。假如采用接触式测温方法对移动着的物体进 行测温的话，会使被测物体受到损坏，同时由于摩 擦力作用会导致错误的测量值，而且对很难接触到 的物体、腐蚀性材料或者温度很高的物体进行接触 式测温是为力的，而所有这一切都可以采用高 温计来测温。 影响高温计广泛应用的原因主要有两种，一种 是缺少对辐射式高温计测量方法的信任；另一种是 认为采购价格太高。这种疑虑实际上是毫无根据 ５．结语 Ｉｐ∞ｎ的新型气淬室为热处理市场提供了一种 完全不同于油淬的钢铁淬硬方法。这受益于其高 速、均匀的气流运动；可从０ ２ＭＰａ、０ ６ＭＰａ １ ０ＭＰａ、２ ０ＭＰａ以及３．０ＭＰａ中选择气体压力； 使用不同种类气体（氮气、氦气以及混合气）的能 力等优点。这种新型气体淬火室可以使用全尺寸的 料盘对很多种类的油淬钢进行淬硬处理，井且使零 件变形降至最低水平。更为重要的是，这种气淬室 井不单单可以配套真空炉使用，而是可以与所有的 可控气氛炉配套使用。（２￣２０２２８） 视槭Ｉ八｛热奇８Ｉ）２００２年第４翅 买厂家不能只考虑采购价格。一般情况下，非接触 式测温系统单从其无损耗来考虑就比接触式测温系 统更具有经济性。 ２．智能型温度传感器 现在市场上越来越多地出现一种高温计，更准 确地应称之为智能型的温度传感器，而不是传统意 义上的测量仪器。像图１所示的这种ＩＳ ５／ＩＧＡ ５ 高温计是数字技术设计的，使用特别广泛。它的很 多特性可以由用户根据自己的需要进行设定。一个 高温计主要由光学镜组、探测器、分析电子单元、 输入和输出单元组成。 图１ 采用数字技术的智能型高温计 光学镜组的任务是将被测量物体或者其中的一 部分以合适的方式显影在探测器上。探测器将光学 信号转变为电子信号，然后由处理单元根据工业标 准处理为线形的温度信号，接着通过输出单元输 出。输入单元对处理单元起一定的作用，比如输入 发射率。过去一般采用模拟技术的输出单元，现在 市场上一般通过微处理机对信号进行处理。 ３．数字式高温计的结构 图２描述了数字式高温计的简单结构。探测器 信号直接或通过Ａ／Ｄ转换器进行数字化处理。所 有的信号处理都通过微处理机，它带有智能的计算 系统。一个接口部件提供标准的ＲＳ２３２或ＲＳ４８５ ·２５·
