термическая обработка металлов оборудование

Когда говорят ?термическая обработка металлов оборудование?, многие сразу представляют себе ряды блестящих печей с цифровыми панелями. На деле же, ключевое звено часто скрыто в деталях, которые в каталогах не разглядишь. Самый частый прокол — считать, что купил печь, выставил программу по справочнику и получил нужную структуру. На практике же, между ?иметь оборудование? и ?проводить термическую обработку? лежит пропасть, заполненная технологическими картами, калибровкой термопар, равномерностью прогрева и пониманием того, как поведёт себя конкретная плавка стали при закалке в масле, а не в воде.

От теории к цеху: где начинаются реальные проблемы

Возьмём, к примеру, отжиг для снятия напряжений после ковки. В теории всё просто: нагрел до 600-650°C, выдержал, медленно охладил. Но на практике встаёт вопрос о садке. Если в печь для отжига загнать массивную поковку вперемешку с мелкими, мелкие детали перегреются, пока крупная наберёт температуру по сердцевине. Результат — неоднородность механических свойств по партии. Приходится группировать детали по массе и габаритам, а это дополнительные затраты времени и энергии, о которых в учебниках часто умалчивают.

Или другой нюанс — атмосфера в печи. Для многих марок стали открытый награв без защитной атмосферы — это гарантированная окалина, которую потом нужно счищать, теряя металл. Но установка генераторов защитной атмосферы — это отдельная история с эксплуатационными расходами. Иногда проще идти на определённый процент угара, закладывая его в заготовку, если речь не о критичных деталях. Это тот самый компромисс между идеальным технологическим процессом и экономической целесообразностью.

У нас на производстве, в ООО Цзиюань Юйбэй, где есть и ковка, и токарная обработка, и термическая обработка, этот вопрос стоит остро. После гидравлического пресса поковка идёт на отжиг, и равномерность прогрева в печи для нас — залог отсутствия деформаций на последующих этапах токарной обработки. Пришлось методом проб и ошибок разрабатывать свои схемы укладки в печи, особенно для длинномерных валов.

Выбор оборудования: не гнаться за ?наворотами?

Современное оборудование для термички — это часто компьютеры, многоуровневые программы, автоматические загрузчики. Красиво. Но в условиях серийного, но не массового производства, какое часто ведёт наша компания с её годовым объёмом в 5000 тонн поковок, излишняя автоматизация может стать обузой. Сломалась сложная система загрузки — весь цех встал.

Поэтому мы, например, для операций улучшения (закалка+отпуск) сделали ставку на надёжные электрические печи для улучшения камерного типа с механизированной загрузкой, но без излишней роботизации. Важнее оказалась точность поддержания температуры и возможность быстрой смены температурных режимов, когда в работе идёт партия из углеродистой стали 45, а следом — из легированной 40Х. Гибкость важнее полного ?автопилота?.

Кстати, про 40Х. Её закалка — отдельная песня. Температура должна быть выдержана строго, перегрев чреват ростом зерна и хрупкостью. И здесь уже никакая автоматика не поможет, если оператор не понимает, как ведёт себя сталь. Нужен глаз да опыт. Часто смотрю на график печи и вижу небольшой ?горб? при выходе на температуру — это значит, печь немного перегрела и компенсировала. Для ответственных деталей это уже повод проверить всё заново.

Интеграция процессов: от ЭШП до готовой детали

Наше преимущество в том, что мы контролируем цепочку от электрошлакового переплава (ЭШП) до готовой механической обработки. И термическая обработка металлов здесь — не изолированный этап, а связующее звено. Качество исходного слитка, полученного на нашей электропечи ЭШП, напрямую влияет на результаты термообработки. Неоднородность химического состава, которую не устранил переплав, проявится при закалке пятнами с разной твёрдостью.

Был случай с крупногабаритной поковкой из стали 35ХМ. После ковки и, казалось бы, нормального отжига, при токарной обработке пошла неприятная вибрация, резцы быстро тупились. Стали разбираться. Оказалось, в сердцевине осталась неоднородная структура — недостаточная выдержка при отжиге для такого сечения. Пришлось повторно проводить нормализацию, теряя время и энергию. Теперь для подобных сечений мы закладываем увеличенную выдержку сразу, что, конечно, удорожает процесс, но страхует от брака на финише.

Это к вопросу о том, что оборудование — это не только печи. Это и система контроля, и средства измерения. Регулярная поверка термопар в печах — святое дело. Одна неисправная термопара в печи для отжига может отправить на переделку десятки тонн металла. Учились на своих ошибках.

Практические заметки по эксплуатации

Любое оборудование, даже самое простое, требует понимания его ?характера?. Наши нагревательные печи с нихромовыми нагревателями, например, не любят частых и резких перепадов температуры. Спiraли постепенно выходят из строя. Поэтому график термообработки стараемся строить так, чтобы минимизировать циклы ?нагрев-остывание?. Собираем партии деталей со схожими режимами.

Ещё один момент — подготовка деталей перед загрузкой. Казалось бы, мелочь. Но если в печь для закалки отправить деталь с масляными пятнами или остатками эмульсии от токарного станка, то в лучшем случае получим неравномерный нагрев и копоть на нагревателях, в худшем — локальный перегрев или даже коробление. Поэтому мойка и обезжиривание — обязательный предтермический этап, о котором тоже забывать нельзя.

В цеху термической обработки всегда должен быть запас жаростойких приспособлений — поддонов, контейнеров, решёток. Они постоянно деформируются, прогорают. Их состояние тоже влияет на садку и, как следствие, на равномерность прогрева. Это та самая ?мелочёвка?, на которую уходит немалая часть операционного времени и бюджета, но без которой нормальная работа невозможна.

Взгляд вперёд: что действительно нужно производству

Если говорить о развитии, то сегодня для производства нашего масштаба, где 30 человек должны быть максимально эффективны, важна не столько полная автоматизация, сколько диагностика и предупредительный ремонт. Хотелось бы иметь более продвинутую систему мониторинга состояния футеровки печей, например. Её разрушение ведёт к потерям тепла, перерасходу электроэнергии и нарушению режимов.

Также остро стоит вопрос энергоэффективности. Электрические печи для улучшения — основные потребители. Любая модернизация, позволяющая сократить время выхода на режим или улучшить теплоизоляцию, окупается быстро. Сейчас присматриваемся к современным волокнистым материалам для ремонта футеровки — они, кажется, дают хороший эффект по теплосбережению.

В итоге, возвращаясь к ключевым словам ?термическая обработка металлов оборудование?, хочется сказать, что главное в этом оборудовании — не его цена или количество функций на дисплее, а его предсказуемость, надёжность и приспособленность под конкретные, часто ?неидеальные? условия цеха. И, конечно, люди, которые умеют на нём работать, понимая не только кнопки, но и физику процессов, происходящих внутри каждой загруженной в печь детали. Именно этот симбиоз опыта и правильно подобранной техники позволяет таким предприятиям, как наше ООО Цзиюань Юйбэй, стабильно выпускать 5000 тонн качественных поковок в год, проходящих весь путь от ЭШП до финишной обработки.