NORD 71L/4 减速电机

NORD 71L/4 减速电机

 济南友田机械设备有限公司，主营各种进口工业机械设备及其配件，仪器仪表，实验室器材，化学试剂。公司专注于进口欧美工业产品，各种工业配件，仪器小到工业用的螺丝，大到几百公斤重的电机。公司现在美国，德国，意大利分别设有办事处和库房，采用就近采购原则，节省了采购成本，从而让利于客户，保证了产品的质量和货期。

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减速电机是指减速机和电机（马达）的集成体。这种集成体通常也可称为齿轮马达或齿轮电机。通常由专业的减速机生产厂，进行集成组装好后，与电机一体成套供货。

定义

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减速电机是指减速机和电机(马达)的集成体。这种集成体通常也可称为齿轮马达或齿轮电机。

通常由专业的减速机生产厂进行集成组装好后成套供货。减速电机广泛应用于钢铁行业、机械行业等。使用减速电机的优点是简化设计、节省空间。第二次世界大战后，军事电子装备的迅速发展促进了美国、苏联等国家微型减速电机,直流减速电机的开发和生产。随着减速电机行业的不断发展，越来越多的行业和企业运用到了减速电机，也有一批企业进入到了减速电机行业。当前，在世界微型减速电机,直流减速电机市场上，德、法、英、美、中、韩等国保持*水平。中国微型减速电机,直流减速电机产业创建于20世纪50年代，从为满足武器装备配套需要开始，历经仿制、自行设计、研究开发、规模制造阶段，已形成产品开发、规模化生产、关键零部件、关键材料、制造设备、测试仪器等配套完整、化程度不断提高的产业体系。

减速电机(5张)

概述

1、减速电机结合技术要求制造,具有很高的科技含量。

2、节省空间,可靠耐用,承受过载能力高,功率可达95KW以上。

3、能耗低,性能*,减速机效率高达95%以上。

4、振动小,噪音低,节能高,选用优质锻钢材料,钢性铸铁箱体,齿轮表面经过高频热处理。

5、经过精密加工,确保轴平行度和定位精度,这一切构成了齿轮传动总成的齿轮减速电机配置了各类电机,形成了机电一体化,*保证了产品使用质量特征。

6、产品采用了系列化、模块化的设计思想,有广泛的适应性,本系列产品有极其多的电机组合、安装位置和结构方案,可按实际需要选择任意转速和各种结构形式。

安装布置

减速电机的特点是效率及可靠性高，工作寿命长，维护简便，应用广泛等。它的级数可分为单级、两级和三级齿轮减速电机，安装布置方式主要有展开式、同轴式和分流式。
　　1、两级圆柱减速电机展开式里面，齿轮相对于支承位置不对称，当轴产生弯扭变形时，载荷在齿宽分布不均匀，因此轴应设计的具有较大刚度，并使得齿轮远离输入端或输出端。

2、两级圆柱减速电机的分流式的特点：分流式减速电机的外伸轴位置可由任意一边伸出，便于进行机器的总体配置，分流级的齿轮均加工成斜齿，一边右旋，一边左旋，以抵消轴向力。应使其中的一根轴能做稍许轴向游动，以免卡死齿轮。

3、 同轴式减速电机的特点：径向尺寸紧凑，但轴向尺寸较大。由于中间轴较大，轴在受载时的扰曲较大，因此沿齿宽上的载荷集中现象较严重。同时由于两级齿轮的中心必须*，所以高速级齿轮的承载能力难以充分利用，而且位于减速电机中间部分的轴承润滑也比较困难。减速电机的输入端和输出端位于同一轴线的两端，给传动装置的总体配置带来限制。

分类

1、大功率齿轮减速电机

2、同轴式斜齿轮减速电机

3、平行轴斜齿轮减速电机

4、螺旋锥齿轮减速电机

5、YCJ系列齿轮减速电机

6、直流减速电机

7、摆线针轮减速电机

8、谐波齿轮减速电机

9、三环减速电机

10、行星摩擦式机械无级变速电机

11、蜗轮蜗杆减速电机

12、行星齿轮减速机

13、锥齿轮减速电机

14、立式齿轮减速电机

15、卧式齿轮减速电机

减速电机广泛应用于冶金、矿山、起重、运输、水泥、建筑、化工、纺织、印染、制药、医疗、美容、保健、办公用品等各种通用机械设备的减速传动机构。

内部剖面

减速电机扑面图

减速电机分类

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1.按电机分类主要有以下类别。 [1] 

(l)交流(包括带制动)电机:有三相交流电机(12OW一30kw)和单相交流电机(IW一1o2w)。

(2)直流(包括带制动)电机:有电磁式(几瓦到几十千瓦)和永磁式(几瓦到几千瓦)直流电机。

(3)交(直)流伺服电机。

(4)各种控制电机和特种电机。

2.按齿轮箱传动方式分类主要有以下类别。

(l)齿轮传动:包括斜齿轮,蜗轮蜗杆,锥(伞)齿轮,行星齿轮。齿轮传动是较经典的传动,单级传动效率高达98%以上,结构简单,可靠性高,寿命长(设计寿命20年),功率范围大(可达30kw)。 [1] 

(2)摆线针轮:采用行星传动原理,摆线轮与针轮啮合,实现了多齿同时啮合传动,避免了断齿的可能性。它结构紧凑,体积小,传动比大,一级速比可达1:119,单级传动平均效率达9O%以上。 [1] 

(3)谐波传动:是由谐波发生器产生机械波,然后通过柔性齿轮变形,产生齿间相对位移而达到传动目的。优点为单级传动比可达1:50,啮合齿数多,承载能力高,体积小,质量轻,单级传动效率达印%一9O%。但柔轮做成薄壁结构,在反复变形状态下工作,热处理要求较高。目前,一般用于中、小功率的传动,电机功率在10kw以下。 [1] 

调速方法

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齿轮减速电机是固定转速的减速电机,一旦速比选定,电机选定,后输出转速是固定的。但实际使用中,还有许多场合要求速度有所变化,如车床的主轴速度、各种搅拌器的搅拌轴速度、输送不同物品时的输送机速度等,如何调速是工程技术人员甚为关心的话题。下面把目前工程上应用的各种调速方法进行简述。 [1] 

1.有级调速变极调速是较简单和较经济的调速方法。但只限于中小容量(2kw以下)和起动次数不多的场合。通常只能有两档速度,能达到的调速比也较小(l:2一6),极限做到三档;在某些特定的行业,如车床等,往往用带排档的齿轮箱进行有级调速。虽有儿档速度,但调速范围不大。 [1] 

2.无级调速可分成机械式和电气式。前者常见方法是在电机与齿轮箱联结处插人机械无级调速装置(主要有皮带盘式、摩擦盘式)。其优点是调速平稳,结构不复杂,适用于恶劣环境;缺点是调速范围小(一般在1:lO以内)盆皮带和摩擦盘属易耗件,需定期维护更换。后者是对异步电机进行串级调速、转子电阻调速或对直流电机进行调压调速等。 [1] 

规范表

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三相电压全负载电流值

特点

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1、同轴式斜齿轮减速电机结构 [2]  紧凑,体积小,造型美观,承受过载能力强。

2、传动比分级精细,选择范围广,转速型谱宽,范围i=2-28800。

3、能耗低,性能*,减速器效率高达百分之九十六,振动小,噪音低。

4、通用性强,使用维护方便,维护成本低,特别是生产线,只需备用内部几个传动件即可保证整线正常生产的维修保养。

5、采用新型密封装置,保护性能好,对环境适应性强,可在有腐蚀、潮湿等恶劣环境中连续工作。

6、本系列产品可匹配普通Y系列、Y2系列、起重电机、防暴电机、制动电机、变频电机、直流电机、户外型电机等各种电机。

范围

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减速电机广泛适用于冶金、矿山、轻工、化工钢铁、水泥、印刷、制糖、食品、桷胶、酱菜、建筑、起重运输、风机等行业,并可供引进设备配套。

种类

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伺服电动机

伺服电动机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。

伺服电动机有直流和交流之分，早的伺服电动机是一般的直流电动机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电动机。直流伺服电动机从结构上讲,就是小功率的直流电动机,其励磁多采用电枢控制和磁场控制,但通常采用电枢控制。

步进电动机

步进电动机主要应用在数控机床制造领域，由于步进电动机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以一直被认为是较理想的数控机床执行元件。

除了在数控机床上的应用，步进电机也可以用在其他的机械上，比如作为自动送料机中的马达，作为通用的软盘驱动器的马达，也可以应用在打印机和绘图仪中。

力矩电动机

力矩电动机具有低转速和大力矩的特点。一般在纺织工业中经常使用交流力矩电动机，其工作原理和结构和单相异步电动机的相同。

磁阻电动机

开关磁阻电动机是一种新型调速电动机，结构极其简单且坚固，成本低，调速性能优异，是传统控制电动机强有力竞争者，具有强大的市场潜力。

无刷电动机

无刷直流电动机的机械特性和调节特性的线性度好，调速范围广，寿命长，维护方便噪声小，不存在因电刷而引起的一系列问题，所以这种电动机在控制系统中有很大的应用。

直流电动机

直流电动机具有调速性能好、起动容易、能够载重起动等优点，直流电动机的应用仍然很广泛，尤其在可控硅直流电源出现以后。

异步电动机

异步电动机具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠以及质量较小，成本较低等优点。异步电动机主要广泛应用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械等大多数工农生产机械以及家用电器和科研等。

在家用电器中应用比较多，例如电扇、电冰箱、空调、吸尘器等。

同步电动机

同步电动机主要用于大型机械，如鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机以及小型、微型仪器设备或者充当控制元件。其中三相同步电动机是其主体。此外，还可以当调相机使用，向电网输送电感性或者电容性无功功率。

常见类型

1） 蜗轮蜗杆减速机的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。
　　2） 谐波减速电机的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击，刚性与金属件相比较差。输入转速不能太高。
　　3） 行星减速电机其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大。但价格略贵。减速电机一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机.内燃机或其它高速运转的动力通过减速电机的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，普通的减速电机也会有几对相同原理齿轮达到理想的减*果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比

减速机的作用

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1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速机额定扭矩。
　　2）降速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。大家可以看一下一般电机都有一个惯量数值。

减速箱用途

1. 加速减速,就是常说的变速齿轮箱.
   　　2.改变传动方向,例如我们用两个扇形齿轮可以将力垂直传递到另一个转动轴.
   　　3.改变转动力矩.同等功率条件下,速度转的越快的齿轮,轴所受的力矩越小,反之越大.
   　　4.离合功能: 我们可以通过分开两个原本啮合的齿轮,达到把发动机与负载分开的目的.比如刹车离合器等.
   　　5.分配动力.例如我们可以用一台发动机,通过齿轮箱主轴带动多个从轴,从而实现一台发动机带动多个负载的功能. 齿轮箱的工作原理：
   　　齿轮箱是用来变速的，减速箱或者减速电机多是通过齿轮变速，原理一说白了就是一个大齿轮带小齿轮或小齿轮带大齿轮
   　　从上面介绍可以看出：减速电机变比一旦选好速比，就不能改变， 减速箱可以变速和改变传动方向.

发展方向

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国内减速电机产品制造商多为中小企业， 甚至是微型企业。外形仿照国外产品， 安装尺寸与国外产品相同， 内部结构参数自行设计， 整机性能参差不齐。由于跨国公司的技术标准， 自成体系， 仿照来的产品设计则是五花八门。这就要求国内众多减速电机制造商提高核心竞争力， 推行产品模块化设计 [3]  。对减速电机产品模块化设计提出以下建议：

（1）坚持执行与同步的技术标准。 由于多年来仿照设计的实践， 国内的设计人员已基本形成约定俗成的技术标准。如箱体用高强度铸件积木式组合设计， 数控加工中心镗孔； 齿轮用优质合金钢锻件， 切齿后渗碳淬火磨齿，精度达ISO 1328的6级（圆柱齿轮）或AGMA390.03的10级（圆锥齿轮）； 出轴用优质合金钢锻件， 调质和车削后磨削； 滚动轴承选用优质品牌； 紧固件选用高强度级的； 电机采用符合IEC标准的优质高效率电机等。 [3] 

（2）优化本企业产品的模块化设计。绝大多数减速机原设计部门配备了有经验的设计技术人员，积累了大量的减速电机产品图纸。 为进行模块化设计， 有必要作全面的整理、 修改和优化， 如箱体各轴承孔间的中心距标准化， 需形成接近优先数（R5、R10、R20、R40等）的系列， 尽量减少中心距的规格数； 各式齿轮应尽量合并为统一的图纸； 减速机模块和电机模块间的接口应形成规范， 接口参数应标准化， 形成一个按标准公比或混合公比的序列。 [3] 

（3）打破壁垒，在更大的范围内推行模块接尽量不打折弯。由于易氧化， 铝线的接头焊接和防护成了焦点。 目前， 较成熟的有以下4种。 [3] 

（a）刺破型的压接

已 经 开发 出了大 压 力的刺 破 型 压 接 端 子来解决传导和氧化问题。这种连接方式只能在φ1.0m m以上铝线电机上使用， 实际上寿命还是比铜线要短。另外， 铜铝分子活泼性不同， 电位相差大。在通电过程中， 肯定会逐渐产生电位腐蚀，所以连接点电阻会逐渐变大，温升变高，严重时不通电， 这就要求电机设计铝线温升不能使用到F级以上。 铝线与铜引线接触长度和面积要比传统单纯铜线大些， 保证在5mm以上。 [3] 

（b）刮漆皮+铜引线铆接

使用脱漆机效率高， 但由于上下钢丝刷轮高速摩擦，脱漆后的铝线一方面线径损伤， 另一方面铝线表面易变黑易氧化难上锡， 所以生产时要控制好才能弥补。端子铆接后还要套上热缩管，隔绝空气， 防止氧化。根据采用这种工艺的厂家统计， 发现铝线电机综合失效率在4‰左右， 而由于铝线连接原因的占近一半。 [3] 

（c）刮漆皮+铜引线铆接后镀锡

采用脱漆机去漆皮， 与铜引线在铜带机铆接一次后， 用沾铝焊剂铝焊条在浸锡炉上浸锡， 套一热缩管热缩即可。浸锡炉上浸锡的优点是： 比电烙铁的温度高且均匀稳定，焊锡均匀渗透性强。另外， 铝助焊剂成分多易炭化，在锡炉中析出，不会在焊点处残留。此种工艺统计结果， 铝线电机综合失效率在3‰左右， 部分失效原因是铆接和浸锡后断线失效。 后采用直接缠绕措施，且注意缠绕圈放间隙， 使浸锡后防止堆焊和扩大接触面积。 采取此项措施后统计表明， 铝线电机失效率又下降了1‰左右。[3] 

（d）去漆皮+铜引线后浸锡再封胶

去漆皮工艺采用的是漆包线的脱漆粉，在不锈钢炉中将其溶化， 铝线接头处浸在溶液中， 大概2s~3s就可脱漆， 用湿布揩干净， 去漆后既干净又不伤线， 也没今后的腐蚀之忧。接铜引线是直接缠绕后用沾铝焊剂铝焊条在浸锡炉中浸锡， 再用高收缩比的带胶双层热缩管，里面层有硅胶， *杜绝氧化的问题。据统计：采用此焊接工艺， 铝线电机综合失效率在1‰左右， 此工艺是较合理可靠的， 值得推广

发展历史

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公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和水的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑，心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人*早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。1850～1880年，对于应用各种气体（诸如氢气、煤气、一氧化碳等）进行保护加热曾有一系列。1889～1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的。二十世纪以来，金属物理的发展和其他新技术的移植应用，使金属热处理工艺得到更大发展。一个显著的进展是1901～1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳；30年代出现露点电位差计，使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法；60年代，热处理技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺 ；激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。 [1] 

国家标准

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热处理方面的现行国家标准

1 GB/T7232-2012金属热处理工艺术语 2013-03-01实施,代替GB/T 7232-1999

2 GB/T8121-2002热处理工艺材料术语 2002-12-01实施,代替GB/T 8121-1987

3 GB/T9452-2003热处理炉有效加热区测定方法 2004-06-01实施,代替GB/T 9452-1988

4 GB/T17031.1-1997纺织品织物在低压下的干热效应第1部分:织物的干热处理程序 1998-05-01实施

5 GB/T7631.14-1998润滑剂和有关产品(L类)的分类第14部分:U组(热处理) 1999-02-01实施

6 GB/Z18718-2002热处理节能技术导则 2002-12-01实施

7 GB15735-2004金属热处理生产过程安全卫生要求2004-11-01实施,代替GB 15735-1995

8 GB/T12603-2005金属热处理工艺分类及代号 2006-01-01实施,代替GB/T 12603-1990

9 GB/T19944-2005热处理生产燃料消耗定额及其计算和测定方法 2006-04-01实施

10 GB/T13324-2006热处理设备术语 2007-04-01实施,代替GB/T 13324-1991

11 GB/T21736-2008节能热处理燃烧加热设备技术条件 2008-11-01实施

12 GB/T10201-2008热处理合理用电导则 2009-01-01实施,代替GB/T 10201-1988

13 GB/T22561-2008真空热处理 2009-06-01实施

14 GB/T22894-2008纸和纸板加速老化在80℃和65%相对湿度条件下的湿热处理 2009-09-01实施

15 GB/T17358-2009热处理生产电耗计算和测定方法 2009-11-01实施

16 GB/T5953.2-2009冷镦钢丝第2部分：非热处理型冷镦钢丝 2010-04-01实施,代替GB/T 5953-1999

17 GB/T5953.1-2009冷镦钢丝第1部分：热处理型冷镦钢丝 2010-04-01实施,代替GB/T 5953-1999

18 GB/T24562-2009燃料热处理炉节能监测 2010-05-01实施

19 GB/T24743-2009技术产品文件钢铁零件热处理表示法 2010-09-01实施

20 GB/T15318-2010热处理电炉节能监测 2011-02-01实施,代替GB/T

21 GB/T25745-2010铸造铝合金热处理 2011-06-01实施

22 GB/T27946-2011热处理工作场所空气中有害物质的限值

23 GB/T27945.1-2011热处理盐浴有害固体废物的管理第1部分：一般管理

24 GB/T27945.2-2011热处理盐浴有害固体废物的管理第2部分：浸出液检测方法

25 GB/T27945.3-2011热处理盐浴有害固体废物的管理第3部分：无害化处理方法

26 GB/T7232-2012金属热处理工艺术语 2012年第24号公告

27 GB/T8121-2012热处理工艺材料术语 2012年第24号公告

28 GB/T9452-2012热处理炉有效加热区测定方法 2012年第24号公告

29 GB/T28909-2012超高强度结构用热处理钢板 2012年第28号公告

30 GB15735-2012金属热处理生产过程安全、卫生要求 2012年第28号公告

31 GB/T28838-2012木质包装热处理作业规范 2012年第28号公告

32 GB/T28992-2012热处理实木地板 2012年第41号公告

33 GB13014-1991钢筋混凝土用余热处理钢筋 1992-03-01实施,代替GB 1499-1984 [1] 

名词解释

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热处理

1． 正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。

热处理

2． 退火annealing：将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却（或埋在砂中或石灰中冷却）至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。3． 固溶热处理：将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。4． 时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温保持时，其性能随时间而变化的现象。5．固溶处理：使合金中各种相充分溶解，强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工成型。6． 时效处理：在强化相析出的温度加热并保温，使强化相沉淀析出，得以硬化，提高强度。7． 淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。 [1] 

50CrVA弹簧钢880℃淬油金相组织

8． 回火：将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。9． 钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。习惯上碳氮共渗又称为氰化，以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）应用较为广泛。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和疲劳强度。低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。10． 调质处理（quenching and tempering）：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织更优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。 [1] 

工艺特点

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金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。

热处理

为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是*的。钢铁是机械工业中应用较广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。 [1] 

热工艺

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工艺过程

热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多，早是采用木炭和煤作为热源，近而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金，以至浮动粒子进行间接加热。金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度*，使显微组织转变*，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。 [1] 

热处理

冷却也是热处理工艺过程中*的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。 [1] 

工艺分类

金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用较广的金属，而且钢铁显微组织也较为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，获得需要的金相组织，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。 [1] 

工艺手段

退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为终热处理。淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬火介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆，为了及时消除脆性，一般需要及时回火。为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。 [1] 

热处理

退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。“四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，又演变出不同的热处理工艺。为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调质。某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间，以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行，使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理；在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理，它不仅能使工件不氧化，不脱碳，保持处理后工件表面光洁，提高工件的性能，还可以通入渗剂进行化学热处理。表面热处理是只加热工件表层，以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部，使用的热源须具有高的能量密度，即在单位面积的工件上给予较大的热能，使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理，常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理与表面热处理不同之处是前者改变了工件表层的化学成分。化学热处理是将工件放在含碳、盐类介质或其它合金元素的介质(气体、液体、固体)中加热，保温较长时间，从而使工件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后，有时还要进行其它热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。大体来说，它可以保证和提高工件的各种性能 ，如耐磨、耐腐蚀等。还可以改善毛坯的组织和应力状态，以利于进行各种冷、热加工。例如白口铸铁经过长时间退火处理可以获得可锻铸铁，提高塑性 ；齿轮采用正确的热处理工艺，使用寿命可以比不经热处理的齿轮成倍或几十倍地提高；另外，价廉的碳钢通过渗入某些合金元素就具有某些价昂的合金钢性能，可以代替某些耐热钢、不锈钢；工模具则几乎全部需要经过热处理方可使用。 [1] 

真空方法

因为金属工件的加热、冷却等操作，需要十几个甚至几十个动作来完成。这些动作内在真空热处理炉内进行，操作人员无法接近，因此对真空热处理电炉的自动化程度的要求较高。同时，有些动作,如加热保温结束后，金属工件进行淬火工序须六、七个动作并且要在15秒钟以内完成。这样敏捷的条件来完成许多动作，很容易造成操作人员的紧张而构成误操作。因此，只有较高的自动化才能准确、及时按程序协调。金属零件进行真空热处理均在密闭的真空炉内进行，严格的真空密封*。因此，获得和坚持炉子原定的漏气率，保证真空炉的工作真空度，对确保零件真空热处理的质量有着非常主要的意义。所以真空热处理炉的一个关键问题，就是要有可靠的真空密封构造。为了保证真空炉的真空性能，真空热处理炉结构设计中必须道循一个基本原则，就是炉体要采用气密焊接，同时在炉体上尽量少开或者不开孔，少采用或者避免采用动密封结构，以尽量减少真空泄露的机遇。安装在真空炉体上的部件、附件等如水冷电极、热电偶导出装置也都必须设计密封构造。大部分加热与隔热材料只能在真空状态下使用。真空热处理炉的加热与隔热衬料是在真空与高温下工作的，因而对这些材料提出了耐高温，辐射成果好，导热系数小等要求。对抗氧化性能要求不高。所以，真空热处理炉广泛采用了钽、钨、钼和石墨等作加热与隔热构料。这些材料在大气状态下极易氧化，因此，普通热处理炉不能采用这些加热与隔热材料。水冷装置：真空热处理炉的炉壳、炉盖、电热元件、水冷电极、中间真空隔热门等部件，均在真空、受热状态下工作。在这种极为不利的条件下工作，必须保证各部件的结构不变形、不损坏，真空密封圈不过热、不烧毁。因此，各部件应该根据不同的情况设置水冷装置，以保证真空热处理炉能够正常运行并有足够的利用寿命。采用低电压大电流：真空容器内，当真空空度为几托一lxlo-1托的范围内时，真空容器内的通电导体在较高的电压下，会产生辉光放电现象。在真空热处理炉内，严重的弧光放电 会烧毁电热元件、隔热层等，造成重大事故和损失。因此，真空热处理炉的电热元件的工作电压一般都不超过80一100伏。同时在电热元件结构设计时要采取有效办法，如尽量避免有*的部件，电极间的间距不能太小，以防止辉光放电或者弧光放电的产生。 [1] 

子工艺

退火 热处理硫化 热处理硬化 热处理消除应力 热处理 [1] 

表面淬火

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表面淬火回火热处理通常用感应加热或火焰加热的方式进行。主要技术参数是表面硬度、局部硬度和有效硬化层深度。硬度检测可采用维氏硬度计，也可采用洛氏或表面洛氏硬度计。试验力(标尺)的选择与有效硬化层深度和工件表面硬度有关。这里涉及到三种硬度计。一、维氏硬度计是测试热处理工件表面硬度的重要手段，它可选用0.5～100kg的试验力，测试薄至0.05mm厚的表面硬化层，它的精度是的，可分辨出热处理工件表面硬度的微小差别。另外，有效硬化层深度也要由维氏硬度计来检测，所以，对于进行表面热处理加工或大量使用表面热处理工件的单位，配备一台维氏硬度计是有必要的。二、表面洛氏硬度计也是十分适于测试表面淬火工件硬度的，表面洛氏硬度计有三种标尺可以选择。可以测试有效硬化深度超过0.1mm的各种表面硬化工件。尽管表面洛氏硬度计的精度没有维氏硬度计高，但是作为热处理工厂质量管理和合格检查的检测手段，已经能够满足要求。况且它还具有操作简单、使用方便、价格较低，测量迅速、可直接读取硬度值等特点，利用表面洛氏硬度计可对成批的表面热处理工件进行快速无损的逐件检测。这一点对于金属加工和机械制造工厂具有重要意义。三、当表面热处理硬化层较厚时，也可采用洛氏硬度计。当热处理硬化层厚度在0.4～0.8mm时，可采用HRA标尺，当硬化层厚度超过0.8mm时，可采用HRC标尺。维氏、洛氏和表面洛氏三种硬度值可以方便地进行相互换算，转换成标准、图纸或用户需要的硬度值。相应的换算表在标准ISO、美国标准ASTM和中国标准GB/T中都已给出。 [1]