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自主開發的屏蔽與導流技術  2007/4/16 
 
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  針對桑塔納(轎車手動變速器中的三/四檔)同步器齒轂高頻感應淬火的關鍵技術,創新設計並開發的“屏蔽導流技術”,突破了複雜、異形齒輪高頻感應加熱的難關,使工件的表麵硬度、深度達到了西德大眾的硬化特性曲線的技術要求。工藝先進,性能穩定,質量能力達到A級。

   

    

   

    為配合桑塔納轎車國產化, 那時我們用的都是早期的國產感應熱處理設備,能級不高。從19種需要感應熱處理的桑塔納轎車變速器零件中,我們選擇了難度最大的關鍵零件三/四檔同步器齒轂進行攻關,如果不成功,公司隻能出巨資從國外引進感應熱處理設備。

   

    1.屏蔽導流技術的開發與應用

   

    桑塔納轎車手動變速器中的三/四檔同步器齒轂在整體氣體氮碳共滲後,還要進行局部的感應加熱淬火。三/四檔同步器齒轂周向每隔120°有一滑塊槽,圖樣規定對其周向的齒的表麵進行感應加熱淬火時,滑塊槽及其兩側半齒不允許加熱淬火硬化。在策劃桑塔納轎車手動變速器零件熱處理國產化時,了解到1982年德國大眾開始生產桑塔納轎車時,采用了沿齒轂周向分段連續感應加熱淬火方法處理三/四檔同步器齒轂,後來改進為周向分段同時感應加熱淬火,一汽大眾從國外引進了周向分段同時感應加熱淬火設備。上述兩種方法雖能做到滑塊槽及其兩側半齒不被加熱淬火硬化,但既費時又耗電。如果不分段進行同時感應加熱淬火,就要解決好滑塊槽及其兩側半齒不被加熱淬火硬化的問題。對此,從感應加熱原理出發,根據齒形零件特點,我們運用了屏蔽與導流技術,設計了三/四檔同步器齒轂周向不分段同時感應加熱淬火工藝,並成功地應用於生產。 以上海交通大學潘健生教授為組長的專家組的評審意見是:“上海工業大學嘉定通用機械廠依托學校科技力量的優勢,攻克了桑塔納(轎車手動變速器中的三/四檔)同步器齒轂高頻感應淬火的關鍵技術,創新設計並開發的“屏蔽導流技術”,突破了複雜、異形齒輪高頻感應加熱的難關,使工件的表麵硬度、深度達到了西德大眾的硬化特性曲線的技術要求。工藝先進,性能穩定,質量能力達到A級,使用該產品的上海汽車齒輪總廠得到上海大眾汽車公司的配套認可,為桑塔納轎車國產化產品關鍵配套作出了積極貢獻。經上海科技情報所檢索,該項目達到國際領先水平。” 屏蔽導流技術的應用,使三/四檔同步器齒轂感應加熱淬火工效提高了2倍,還省下了進口感應加熱設備的300多萬元人民幣。

    從1993年屏蔽導流技術應用於感應加熱淬火至今,三/四檔同步器齒轂已裝配桑塔納轎車150餘萬輛,僅此項產值就累計達到1500餘萬元人民幣。

    屏蔽導流技術以“一種齒輪齒廓高頻感應淬火裝置”的名稱申請,並獲得中華人民共和國知識產權局授與的發明與實用新型專利各一項。

    現在這項技術又成功地應用於上海汽車齒輪三廠齒圈的高頻感應加熱淬火上。圖樣規定齒圈的齒根不能淬硬,輪齒的硬化區域從齒頂到節圓附近。同樣是在國產感應熱處理設備上,屏蔽導流技術使齒圈的實物質量完全達到了圖樣的技術要求。

    我所在的公司隨著我國轎車工業的發展而得到較快的發展,業務從單一的轎車變速器零件擴大到轎車、輕型客車的變速器、製動器、轉向器及電動工具內零件的感應熱處理,零件用於上海通用、上海大眾、沈陽金杯、東風汽車、日本牧田等產品。公司的感應熱處理設備也從當初的電子管電源加液壓淬火機床逐步為數控或PLC控製的晶體管電源加全機械淬火機床所替代。到2005年,公司累計實現的利稅是建廠時投入資金的11倍。

   

    2.感應熱處理技術存在的問題及對策

   

    感應熱處理是改變零件表麵組織和性能的一種先進的熱處理工藝方法,也是一種低能耗、無汙染的熱處理工藝方法。從我們公司統計的數據看,實現同樣的產值,感應熱處理的電費是化學熱處理的一半。在當前我國倡導科學發展觀,發展先進製造業,建設資源節約型社會的大背景下,進一步擴大低能耗、無汙染的感應熱處理應用範圍,對我國的機械製造業來說尤顯重要。

    然而從我所在公司生產實踐看,這些年來滲碳和碳氮共滲產值增長的速度比感應熱處理快了2.1倍,許多可以用感應熱處理來替代滲碳或碳氮共滲的零件依然采用滲碳或碳氮共滲進行處理。究其原因有二: (1)感應加熱電源的多樣性不夠、淬火機床的自動化程度不高,這是製約我國感應熱處理發展的原因之一。我所在公司附近的一家美資企業有小模數齒輪需要仿形感應加熱淬火,而我們現有的感應加熱電源無法達到技術要求。我們曾經找過國內多家感應熱處理設備生產企業,都被告之“做不了”,最終我們選擇了放棄。“工欲善其事,必先利其器”,在器不行的情況下,通常我們會設法用工來補,但實踐證明十補九不行。 (2)感應加熱淬火工藝的研究處於停頓狀態。記得好多年前,福建省機械研究所與福建省三明齒輪廠、福建省南平手扶拖拉機廠合作開展了齒輪、鏈輪等通過感應加熱淬火獲取“沿著齒輪輪廓表麵具有連續淬硬層”的研究,對擴大我國感應熱處理的應用範圍做了非常有益的工作。現在許多研究機構從事業改製為企業,縱向課題經費沒有了,橫向課題又沒有生產企業買單。

    要改變我國感應熱處理有發展但步子不快的局麵,我想《機械工人》、《金屬熱處理》和中國熱處理行業協會、中國機械工程學會熱處理學會能否聯手組織一次這方麵的調研,向有關政府機構反映情況並爭取扶持政策;與此同時,《機械工人》、《金屬熱處理》是否可以牽線搭橋組成有感應熱處理設備製造廠、感應熱處理設備使用廠和有關專家參加的項目組,經費由感應熱處理設備製造廠與感應熱處理設備使用廠承擔,用“引進、消化、吸收、創新”的方法,按誰投資誰出力誰就得益的原則分享成果。

 
 
      
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