摘要：随着经济的发展,我国工业发展水平不断提升。在工业生产发展过程中,热处理工艺是不可或缺的技术,热处理工艺影响工业的生产与发展。本文研究了我国热处理工艺技术,并对我国热处理工艺行业发展特征及竞争态势进行了分析,有利于我国未来工业热处理行业的稳健发展。
关键词：热处理工艺，环保，机械工业，智能化
从上世纪九十年代至今,我国的工程机械企业经历了飞速的发展历程,我国工程机械行业生产总值和生产能力也实现了飞跃性发展。当今世界,随着为国综合国力的提升,我国制造业有着巨大的发展潜力,这也吸引了一批国外机械品牌进入我国市场,机械制造行业内的竞争越来越激烈。在此背景下,提升热处理工艺水平,制造高质量的工件,是提升我国热处理行业市场竞争力的重要方法。
1 热处理工艺方法及设备概述
热处理技术广泛应用于工业制造行业,包括化工、机械、钢铁、航天等各个领域,热处理工艺在制造行业占有重要地位,或者可以说零部件制造技术离不开热处理技术。
在我国,热处理工艺有着悠久的历史,早在新石器时代人们就能够利用淬火的方法进行热处理,这是我世界上最早的热处理技术。到了近代,热处理工艺得到了规模化发展,形成了一套较为常见的热处理工艺方法,如正火、退火、淬火、渗碳、渗氮等技术。甚至在合金结构钢的生产过程中,应用了比较完善的热处理工艺,形成了热处理标准。
热处理工艺主要用于铸件、锻件、焊接件和机械加工件等工件处理,涉及工业生产的多个钢铁、冶金等行业。热处理工艺是通过加热保温和冷却等操作相结合,使工件材料内部组织结构发生变化,以便使工件保持一定需求的性能。
随着我国材料科学的发展,热处理工艺也不断发生变革更新,发明了许多更高效、更先进的热处理工艺,如真空热处理工艺、可控气氛热处理工艺、离子轰击热处理工艺等。先进的热处理工艺推进了我国铸造业的迅速发展。不过我国热处理行业也存在一定的不足,与国外的先进技术水平有一定的差距。
现代工程机械整机作业普遍存在高负载、高冲击的特点,这对机械零部件提出了较高的需求,从而对制造零部件的工艺和设备提出了较高的要求,热处理工艺作为零部件加工的重要环节,应顺应工业发展特点,不断提高工艺水平、更新工艺设备。目前,我国的热处理行业已经意识到热处理设备的重要性,并加大了在此方面的投入。
2 热处理工艺从业人员
随着我国工业技术的发展和教育事业的不断进步,国内高校培育了大批热处理专业技术人员。改革开放以来,机械制造企业也越来越重视热处理技术,打造了大批有经验的热处理技术人员。
近年来,工业的高速发展加大了产能的要求,使得热处理从业人员激增。但是,由于我国的企业效益较低,产品附加值也不高,使企业压缩了产品生产成本,热处理的人工费用低于国外很多,热处理从业人员的专业素质也很难达到应有水平。尤其是小型个人企业,热处理人员流动性很大,也存在非专业人员从事热处理工作的现象。对此,企业应加强对热处理人员的专业培训和管理,采取一定的激励制度,促进热处理人员提升专业能力,有利于提升企业产品质量,同时能够保证热处理劳动人员的不流失,保障我国机械制造业的长久发展。
3 我国热处理行业发展现状分析
随着生活生产需求的变化,对工件使用性能的要求不断提高,工业生产中需要进行热处理的工件越来越多,热处理工艺也趋于复杂化。近年来,我国热处理行业得到了飞速的发展,但由于我国制造业长期以来对热处理工艺的忽视,在热处理技术和设备的投入不足,导致我国热处理工艺与世界上其他先进国家的热处理工艺水平有较大的差距,存在诸多问题,如热处理设备陈旧、热处理工艺落后、热处理能耗高、对环境污染较大等。目前,我国热处理行业面临着较大的环保问题,节能环保是未来工业制造业的发展趋势。我国热处理行业主要存在的问题:
首先,热处理技术和设备相对落后。高端设备是工业制造业发展的基础,而高端设备及其所需的关键零部件都需要先进的热处理技术进行处理,通常需要采用精密热处理、前沿的复合热处理,同时需要各类真空、激光、等离子、感应技术等高端热处理设备,由于我国热处理工艺受技术和设备的限制,热处理工件质量较差,产品的寿命和耐性与世界先进国家热处理工件存在较大差距,也限制了我国制造业的发展。
其次,热处理能耗大,造成严重的环保问题。我国热处理设备90%为电阻炉,该设备存在能耗高、效率低、性能差的弊端。近年来我国热处理单位能耗不断在下降,但是脚欧洲热处理单位能耗还有一段差距。另外传统的淬火热处理工艺会挥发出碳氢化合物,多和方厅对环境和食物污染力较大,而且环炳芘还有强致癌性,长期接触能够诱发多种癌症。此外,矿物淬火油的残渣危害性也很大,被列为危险污染物。我国热处理行业的高能耗和高污染问题亟待解决。
除此之外,高端热处理设备依赖进口,不利于我国的国防和经济安全。目前,我国的热处理设备总体来说相对落后,制造设备还处于中低端市场。我国目前许多企业使用的热处理设备已经高达二三十年的使用年限,陈旧的设备是造成我国热处理高能耗、高污染的重要原因,高端热处理设备在全国占1/5左右。而我国重大装备核心部件的热处理设备还依赖于进口,不能自给。如在航空航天领域、风电、高铁及核电等事业的零部件热处理需要高端热处理工艺及设备都需要进口,这严重影响我国国防安全和经济发展。
最后,我国热处理工艺工效低下,产品质量没有保障。我国热处理工艺主要是人工进行操作,落后的体力劳动一方面增加了劳动成本,另一方面人工操作会有较大的误差,造成产品质量不稳定。实现自动化生产和无人作业是我国未来热处理的发展方向。
总体来看,热处理严重制约着我国机械制造业的发展,加快热处理行业发展,有利于我国对生态环境的保护、促进我国成为“制造强国”。
4 我国热处理工艺行业的发展策略
4.1提高热处理工艺水平,倡导精益生产
传统的粗放式热处理生产模式严重阻碍我国制造行业的发展,改变传统的热处理生产模式,加强产品质量管理,倡导热处理精益生产是热处理行业发展的有效手段。对此,首先应提高热处理工艺。提高热处理工艺能够有效提高产品质量,对此应深入研究热处理工艺,分析不同工件的使用需求,科学合理的进行热处理操作,优化热处理工艺参数,并进行相关工艺试验,如零部件台架试验、整机试验和批量生产试验等,提高工件的使用寿命和使用性能。另外,可以采用先进的热处理工艺材料和设备,如使用新型的保温材料,提高热处理环境的温度均匀性。除此之外,加强质量控制管理也是提高工件质量的重要手段。严格控制材料质量,按照热处理参数进行规范化操作,进行热处理过程中的数据采集工作,实现工件质量的稳定性。
4.2降低热处理能耗,提高能源利用率
热处理在制造工艺过程中占有较大的能耗比,降低热处理能耗、节约能源,是热处理工艺发展的重要目标。传统热处理工艺中,电阻炉应用率很大,而电阻炉的能耗率相当高。能源利用率的相关计算数据显示,使用燃烧炉能够降低热处理能耗,提高能源利用率。对于有条件使用燃烧炉的应避免使用电阻炉。
使用先进的热处理设备,有利于节约能源。对此,可以从降低热损失和废热利用两方面着手。给燃烧炉配有高效的燃烧器,加上合理的燃烧制度,可以有效节约能源。合理控制加热时间和加热温度,改变整体热处理工艺为表面热处理、缩减工艺流程等措施也能有效节约能源。另外,应增强热处理岗位工作人员的节能环保意识,严格进行节能环保管理,从思想和行动上实现热处理工艺的节能环保。引进先进的热处理技术,加强对环境的保护,可以使用先进的清洁工艺、清洁设备和环保材料,合理利用废弃资源,进行尾气、余热的在回收利用,提高对环境的保护,促进热处理行业的可持续发展。
4.3加强对热处理设备的设计生产,提升市场竞争力
我国高端热处理设备依靠进口严重影响我国的经济生产安全和国防安全,对此,设备制造专家和设备制造厂应积极学习设备生产技术,加强先进技术的吸收消化,提升自身的能力,争取自行研发高端热处理设备,提升市场竞争力。增强国产热处理设备的可靠性,可以在热处理设备的设计制造过程中选用优质的配套元器件,提高热处理设备的质量,可以减少对国外的设备依赖,提升市场竞争力。
相关企业技术人员应承担起发明创造得责任,积极钻研知识,关注国内外热处理领域的市场变化,了解国外高端热处理设备的优势,并对我国的设备进行改进,提升产品开放能力,争取设计生产国际顶尖的产品。除此之外,国家相关部门应结合教育部门积极培育专业技术人才,为我国的工业生产储备后备技术力量,提升技术开发能力。
4.4发展智能热处理工艺
随着信息化时代的到来,发展信息化智能热处理是未来该行业的发展趋势。发展信息化智能热处理应将计算机模拟技术和知识密集技术相结合,建立健全的可控控制系统、完善维修制度、实现远程监控、事故自动报警、故障自查和排除,实现自动化热处理。利用计算机模拟技术进行网络虚拟试验,可以减少现实中的实验次数,缩短热处理研发周期。用于热处理虚拟生产和热处理设备的虚拟设计,将数字化的虚拟制造和现实试制相结合,研发高质量、高性能高可靠的热处理设备和热处理工件,能够有效提高我国的热处理工艺发展水平。知识密集型技术可以建立热处理信息数据库,方便实现信息资源共享,供专业人员进行共同研发,提高热处理工艺技术水平。智能化热处理将工业和信息业相结合,符合未来社会的发展方向,需要相关企业和相关技术人员进行长期的研究。
结束语
随着工业技术的不断发展,热处理行业面临着较大的机遇与挑战。近年来,我国相关企业已经有强烈的质量意识和市场竞争意识,热处理工艺得到了一定的发展,但是和世界先进技术水平还差很远。对此,本文分析了我国的热处理工艺的发展变化及面临的问题,并从提高热处理工艺水平、降低能耗、提高热处理设备的生产、发展智能热处理工艺等多角度分析探索了热处理行业的发展方向,为相关企业提供了一些发展策略,以促进我国热处理行业的可持续发展,快速实现工业强国的目标。
参考文献
[1]罗丽霞.机械制造热处理节能的问题探讨[J].内燃机与配件,2019,(22):174-175.
[2]王彦俊,洪雨,徐海洋,等.铝加工行业热处理废水处理工艺研究[J].热处理技术与装备,2019,40(4):27-29.
[3]李周,肖柱,姜雁斌,等.高强导电铜合金的成分设计、相变与制备[J].中国有色金属学报,2019,29(9):2009-2049.
[4]魏玉鹏,冯绍晨,赵飞云,等.PVA和热处理对溶液燃烧法合成Co3O4粉体的微观形貌及磁性能影响研究[J].陶瓷学报,2019,40(4):540-544.
[5]中国热处理行业协会考察团赴日本交流考察纪要[J].热处理技术与装备,2019,40(6):65-66.
