少无(质量)分散的热处理技术

 
 
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    由于材料化学成分、加热炉有效加热区温度的不一致,加热和冷却条件的差别和人为操作因素的影响,会使同一炉次热处理件质量(硬度、组织、畸变、表面状态、渗层深度、渗入元素的表面浓度和沿渗层的浓度梯度)造成明显差异,或不同炉次产品质量的不可重复性。采用科学管理和先进技术可以使这种差异降到最低程度。美国金属学会(ASM)和能源部于1997年组织的“热处理技术路线讨论会”(Heat Treating Techno1ogy Roadmap Workshop)的报告中提出,2020年的目标要使热处理工件的质量分散度降低到零。    
    为逐步实现这个目标,设备的可靠性、工艺的先进性和稳定性、加热炉温度的均匀性、炉气的均匀循环、制件材料成分的合格与稳定、自动化生产和质量的在线控制可消除人为因素影响都是非常重要的课题。为此,加热炉在设计过程中采用炉内温度场,炉气循环路线,淬火剂的流动状况,工件和淬火剂的热交换,工件冷却过程中的温度场、应力场变化等的计算机模拟就显得十分重要了,在生产中的质量管理措施上采用统计过程控制(statistical process control),可以把质量分散度逐步缩小至很狭小范围内。  
    在热处理众多工艺参数中,最重要的是温度,而保证被处理件低质量分散的首要措施是保证炉温均匀性,即加热炉中有效加热区内相对于控温点各规定位置热电偶测出的温度偏差。全国热处理标准化技术委员会为此组织编写了CB/T9452标准,对热处理炉有效加热区的测定作了具体规定,对各类加热炉有效加热区的保温精度规定了6个等级(见表1.3-2);其目的是使装在有效加热区内各个位置的工件都能在规定温度范围加热,保证质量分散度要求。    
   

表1.3-2加热炉按保温精度要求的分类等级

表1.3-2加热炉按保温精度要求的分类等级

   
      统汁过程控制是运用数理统计方法对整个生产过程中的质量波动统计进行仔细分析,针对质量的异常波动找出设备、工艺、操作及原材料等方面原因予以改善或排除,以使随后的生产能维持稳定质量,缩小分散度。SPC技术的本质是在掌握过程变量(工艺参数)与质量后果关系的基础上,从监测过程的结果(质量检验)转向控制过程本身。图1.3-9所示为采用氧探头和露点仪碳势控制的渗碳层深度分散度曲线。图1.3-10所示为采用SPC技术不断改进质量分散度过程的数据分布。
     
 

图1.3-9 气体渗碳层层深的分布

图1.3-9 气体渗碳层层深的分布

 
 

图1.3-10 在无止境地改善质量历程中各控制阶段测量数据分布

 

 

 
科学的生产管理,IS0 9000系列标准认证,原材料的进厂检验,热处理前后工序的配合与衔接,各项工艺标准和通用质量标准的贯彻也都和产品质量的分散度有密切关系。可见影响质量分散度的因素很多,必须从技术和管理上作为一种系统工程通过长期、细致和踏实的工作,才能在这方面逐步取得好的效果。
 
     
     
   
             
 
 
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