w18cr4v高速铣刀性能与热处理工艺分析

1、w18cr4vw18cr4v 高速铣刀性能与热处理工艺分析高速铣刀性能与热处理工艺分析 摘要：摘要：金属材料的热处理工艺设计及实验操作是一种重要的教学环节，通过金 属材料热处理工艺的金相组织分析、性能检测等实验，可以培养学生掌握热处 理实验方法、原理及相关设备，应用热处理的基本原理和一般规律对实验结果 进行分析讨论，有助于学生解决问题、分析问题的能力。本课程设计是在材 料科学基础金属热处理工艺学失效分析金属力学性能等 课程学习的基础上开设的，是理论与实践相结合的重要教学环节。通过该课程 设计，可使学生在综合运用所学专业基础理论和专业知识能力方面得到训练， 学会独立分析问题和解决问题的方法，提高

2、工程意识和工程设计能力。 热处理工艺是整个金属材料工程的一个重要环节，它与工件设计及其它加工工 艺之间存在密切关系。如何实现工件设计时提出的几何形状和加工精度，满足 设计时所要求的多种性能指标，热处理工艺制定的合理与否，有着至关重要的 作用。 现代工业的飞速发展对机械零部件工模具等提出的要求愈来愈高。热处理不 仅对锻造机械加工的顺利进行和保证加工效果起着重要作用，而且在改善或消 除加工后缺陷，提高工件的使用寿命等方面起着重要作用。为获得理想的组织 与性能，保证零件在生产过程中的质量稳定性和使用寿命，就必须从工件的特 点要求和技术条件，认真分析产品在使用过程中的受力状况和可能失效形式， 正确选择

3、材料；再根据生产规模现场条件热处理设备提出几种可行的热处 理方案，最后根据其经济性方便性质量稳定性和便于管理降低成本等因 素，确定出一种最佳方案。 关键词：铣刀；热处理工艺；金属材料 Analysis of Performance and Heat Treatment Technology of W18cr4v High Speed Milling Cutter Abstract: Heat treatment process design and experimental operation of metal materials are an important teaching link.

4、 Through the experiments of metallographic structure analysis and performance testing of heat treatment process of metal materials, students can be trained to master the experimental methods, principles and related equipment of heat treatment. The basic principles and general rules of heat treatment

5、 are applied to analyze and discuss the experimental results, which will help students solve the problem. Ability to solve and analyze problems. This course is designed on the basis of the study of the course Fundamentals of Material Science, Metal Heat Treatment Technology, Failure Analysis and Met

6、al Mechanical Properties. It is an important teaching link that combines theory with practice. Through the course design, students can be trained in the comprehensive application of the basic theory and professional knowledge, learn to analyze and solve problems independently, and improve engineerin

7、g awareness and engineering design ability. A kind of Heat treatment process is an important part of the whole metal material engineering. It is closely related to workpiece design and other processing processes. How to achieve the geometric shape and processing accuracy of workpiece design, meet th

8、e requirements of the design of a variety of performance indicators, whether the heat treatment process is reasonable or not, has a vital role. A kind of With the rapid development of modern industry, the requirements for mechanical parts, tools and moulds are getting higher and higher. Heat treatme

9、nt not only plays an important role in the smooth processing of forging machinery and ensuring the processing effect, but also plays an important role in improving or eliminating the defects after processing and improving the service life of the workpiece. In order to obtain the ideal structure and

10、performance and ensure the quality stability and service life of the parts in the production process, it is necessary to carefully analyze the stress and possible failure forms of the products in the use process from the characteristics, requirements and technical conditions of the parts, and correc

11、tly select the materials. Then, according to the production scale, site conditions and heat treatment equipment, several feasible heat treatment schemes are put forward. Then, according to its economy, convenience, quality stability, easy management, cost reduction and other factors, a best scheme i

12、s determined. Key words: milling cutter; heat treatment process; metal material 目录目录 一、综述一、综述.5 二、热处理车间任务二、热处理车间任务 .6 （1 1）工作条件分析）工作条件分析.6 （2 2）零件的形状与尺寸）零件的形状与尺寸.7 2.21.铣刀认知.7 2.22铣刀分类.7 2.23.铣刀规格.8 2.24.铣刀的选用.9 2.25.铣刀的保养.9 2.26.本车间所选用的铣刀尺寸 .9 （3 3）车间生产纲领、年时基数、工作制度）车间生产纲领、年时基数、工作制度.11 2.31.生产纲领.11

13、2.32.年时基数.11 2.33.车间工作制度.13 三、三、铣刀铣刀.15 （1 1）铣刀铣刀的服役条件的服役条件.15 （2 2）铣刀铣刀的失效形式的失效形式.15 （3 3）铣刀铣刀的性能特点的性能特点.16 四、热处理工艺方法及选择四、热处理工艺方法及选择.16 （1 1）铣刀铣刀的热处理工艺的热处理工艺.16 4.11T12 钢制铣刀，其工艺路线.16 4.12球化退火的具体工艺 .18 4.13. 淬火.19 4.14. 回火.20 五、热处理设备选择与计算五、热处理设备选择与计算.20 （1 1）热处理设备选型的原则和依据）热处理设备选型的原则和依据.20 5.11热处理设备选

14、择地原则 .20 5.12. 热处理设备选择的依据.20 （2 2）热处理设备的选型）热处理设备的选型.21 5. 21 热处理炉型的选型.21 523 退火台车式炉设计 .22 524 淬火盐浴炉结构简介 .23 5. 25 淬火盐浴炉设计.23 526 回火炉结构简介 .24 527 回火炉结构设计 .24 (3)(3)热处理设备数量的计算热处理设备数量的计算.25 六、热处理辅助设备选择六、热处理辅助设备选择.27 （1 1）冷却设备）冷却设备.27 6.11.淬火槽的基本结构 .27 6.12淬火冷却水槽需要考虑的因素.27 6.13.淬火槽尺寸设计要求 .27 （2 2）辅助设备）辅

15、助设备.27 6.21.校直设备.27 6.23.起重运输机械.28 6.24.清理设备.30 七车间设计七车间设计.30 （1 1）车间）车间在场在场区内的位置区内的位置.30 （2 2）车间面积及面积指标）车间面积及面积指标.31 （3 3）布局原则）布局原则.31 （4 4）车间设备布局间距）车间设备布局间距.32 （5 5）电气）电气 .34 （6）生产用水消耗量及费用生产用水消耗量及费用.34 八、参考文献八、参考文献.35 一、综述一、综述 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

16、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。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 往往是必不可少的。 正所谓“工欲善其事,必先利其器” ，那么也就必须给热处理一个良好的环 境及先进设备，总的来说就是一个设计得当的热处理车间。设计的主要内容整 个热处理车间的设计过程。热处理车间生产任务、工作制度及年时基数、工艺 设计、热处理设备的选择与计算、车间设备组织与布置、车间动力和辅助材料 消耗量计算、 热处理的生产安全与环境保护、热处理车间人员定额、热处理车 间的建设投资及技术经济

17、指标等方面，对热处理车间进行设计。从热处理技术 的现状和水平，掌握其发展趋势，大力发展先进的热处理新技术、新工艺、新 材料、新设备，用高新技术改造传统的热处理技术，实现“优质、高效、节能、 降耗、无污染、低成本、专业化生产”的方向上设计热处理车间。 车间设计的主要内容，一般热处理车间的设计，应包括如下主要内容： （1）确定材料、服役条件、对材料性能的要求； （2）确定零件形状、尺寸； （3）车间生产纲领、工作制度、年时基数； （4）确定工件加工工工艺流程、确定热处理工艺； （5）根据热处理工艺选择适当的热处理设备； （6）合理设计工件热处理生产线； （7）对公共系统设计的要求； （8）生产安全

18、与环境保护； （9）工艺设备平面布置图与设备明细表； 二、热处理车间任务二、热处理车间任务 本设计的任务是设计一件生产 T12A 钢铣刀的热处理车间。 （1 1）工作条件分析）工作条件分析 T,碳：12 1.2%含碳量 A：高级 T12A 钢 高级优质碳素工具钢 T12A 碳素工具钢，该钢是过共析钢,由于含碳量高,淬火后仍有较大的过剩 碳化物, 可加工性好、价格便宜、来源容易。但其缺点是：淬透性低、耐磨性 差、淬火变形大。因此，只适于制造一些尺寸小、形状简单、轻负荷的工具以 及要求硬化层不深并保持高韧性的冷像模等。 T12A 工具钢化学成份： CMnSiSP 1.15-1.240.400.35

19、0.0320.035 物理性能： 表 T12 钢的临界温度 表 T12 钢的线膨胀系数 温度/ 20-10020-20020-30020-50020-70020-900 临界点 Ac1AcmAr1 温度（近似值）/ 730820700 线膨胀 系数/ 11.5x10-6 -6 13.0 x10- - 6 6 14.3x10- - 6 6 15.1x10- - 6 6 15.8x10- - 6 6 32.4x10- - 6 6 表 T12 钢的质量定压热熔 温度/ 300500700900 质量定压热容 cp/J（kgk）-1 548.4728.5649.0636.4 参考对应牌号 中国 GB

20、标准牌号 T12、中国台湾 CNS 标准牌号 SK120、德国 DIN 标准 材料编号 1.1663、德国 DIN 标准牌号 C125W2、法国 AFN0R 标准牌号 Y2120、法国 NF 标准牌号 C12E3U、意大利 UNI 标 准牌号 C120KU、酉班牙 UNE 标准牌号 (C120)、日本 JIS 标 准牌号 SK120、美国 ASTM/AISI/SAE 标准牌号 W1A- 11、美国 UNS 标准牌号 T72301、俄罗斯 r0CT 标准 牌号 Y12、国际标准化组织 (ISO) 标准牌号 TC120、瑞典 SS 标准牌号 1885、英国 B5 标准牌号 BW1C、韩国 KS 标

21、准牌 号 STC2.1 1 （2 2）零件的形状与尺寸）零件的形状与尺寸 2.21.2.21.铣刀认知铣刀认知： 1.铣刀：用于手工锉削的工具，由铣刀和铣刀手柄组成。 2.用途：条形、多刃，主要用来对金属、木料、皮革等工件表面层作微量加 工，锉削的最高精度可达 0.01mm，表面粗糙度可达 1.6-0.8m.。 锉削加工范围包括：平面、台阶面、角度、曲面、沟槽和各种复杂的表面等， 以及配键、只做样板和装配时对工件的修整等。 2.222.22铣刀铣刀分类：分类： 铣刀材料的种类及牌号 1、铣刀切削部分材料的基本要求： 1）高硬度和耐磨性：在常温下，切削部分材料必须具备足够的硬度才能切入工 件；具

22、有高得耐磨性，刀具才不磨损，延长使用寿命。 2）好的耐热性：刀具在切削过程中会产生大量的热量，尤其是在切削速度较高 时，温度会很高，因此，刀具材料应具备好的耐热性，既在高温下仍能保持较 高的硬度，有能继续进行切削的性能，这种具有高温硬度的性质，又称为热硬 性或红硬性。 3）高的强度和好的韧性：在切削过程中，刀具要承受很大的冲击力，所以刀具 材料要具有较高的强度，否则易断裂和损坏。由于铣刀会受到冲击和振动，因 此，铣刀材料还应具备好的韧性，才不易崩刃，碎裂。2、铣刀常用材料： （1）高速工具钢（简称高速钢，锋钢等） ，分通用和特殊用途高速钢两种。 其具有以下特点： a、合金元素钨、铬、钼、钒的含

23、量较高，淬火硬度可达 HRC6270。在 6000C 高温下，仍能保持较高的硬度。 b、刃口强度和韧性好，抗振性强，能用于制造切削速度一般的刀具，对于刚性 较差的机床，采用高速钢铣刀，仍能顺利切削。 c、工艺性能好，锻造、加工和刃磨都比较容易，还可以制造形状较复杂的 刀具。d、与硬质合金材料相比，仍有硬度较低，红硬性和耐磨性较差 等缺点。 （2）硬质合金：是金属碳化物、碳化钨、碳化钛和以钴为主的金属粘结剂经粉 未冶金工艺制造而成的。其主要特点如下： 能耐高温，在 80010000C 左右仍能保持良好的切削性能，切削时刻选用比高 速钢高 48 倍的切削速度。 常温硬度高，耐磨性好。 抗弯强度低，

24、冲击韧性差，刀刃不易磨得很锋利。常用的硬质合金一般可 以为三大类:钨钴类硬质合金（YG） 常用牌号 YG3、YG6、YG8，其中数字表示含钴量的百分率，含钴量愈多， 韧性愈好，愈耐冲击和振动，但会降低硬度和耐磨性。因此，该合金适用于切 削铸铁及有色金属，还可以用来切削冲击性大的毛坯和经淬火的钢件和不锈钢 件。钛钴类硬质合金(YT) 常用牌号有 YT5、YT15、YT30，数字表示碳化钛的百分率。硬质合金含碳 化钛以后，能提高钢的粘结温度，减小摩擦系数，并能使硬度和耐磨性略有提 高，但降低了抗弯强度和韧性，使性质变脆，因此，该类合金适应切削钢类零 件。 2.23. 通用硬质合金 在上述两种硬质合

25、金中加入适量的稀有金属碳化物，如碳化钽和碳化铌等， 时期晶粒细化，提高其常温硬度和高温硬度、耐磨性、粘接温度和抗氧化性， 能使合金的韧性有所增加，因此，这类硬质合金刀具有较好的综合切削性能和 通用性，其牌号有：YW1、YW2 和 YA6 等，由于其价格较贵，主要用于难加工材 料，如高强度钢、耐热钢、不锈钢等。铣刀规格格 A.尺寸规格：圆铣刀，以直径表示，如； 方铣刀，以断面边长表示，如； B.粗细规格：以铣刀每 10mm 长度内主锉纹条数表示，分通流的有 1#（粗齿纹， CUT1） ；2#（中齿纹，CUT2） ；3#（细齿纹，CUT3） ；特殊的 00#（特粗齿纹， CUT00） ；0#（加粗

26、齿纹，CUT0） ；4#（特殊齿纹又称油光锉，特殊齿） 。 2.24.2.24.铣刀铣刀的选用的选用 A.根据加工件的形状和加工面的大小选择铣刀形状和规格； B.根据价格材料的软硬、价格余量、精度和表面粗糙度的要求选择铣刀齿的粗 细。a.粗齿纹铣刀：齿距大，不易堵塞，适宜粗加工（加工余量大、精度等 级和表面质量要求低） ，如铜、铝、锡、铅等软金属； b.适宜加工钢和铸铁等； c.只用于精加工，做最后表面修光。 2.25.2.25.铣刀铣刀的保养的保养 为延长铣刀的使用寿命，必须遵守以下几个原则： A.不准用新铣刀锉屑硬金属； B.不准用铣刀锉淬硬材料； C.不准锉屑有氧化皮和表面粘砂的材料，待

27、清理完后再行锉削加工； D.锉削时，要经常用钢丝刷清理齿纹（槽）的锉屑； E.锉削速度要慢，快速易磨损锥齿； F.铣刀不能沾水，沾油。 2.26.2.26.本车间所选用的本车间所选用的铣刀铣刀尺寸尺寸 A.本车间设计的铣刀使用高碳素工具钢（又称过共析钢其组织事由珠光体 和渗碳体组成） ，选用必须具备高硬度、高耐磨性和足够的韧性的 T12A 钢，经 热处理后，在将工作部分淬硬至 62HRC67HRC。 铣刀的结构几个部分名称： 型号： 8 类型： T12A 材质： 高级碳素钢 锉文号： 3 横截面形状： 扁(平)形 规格（工作部分）： 150mm 长度： 260mm（mm） 重量： 200g 锉

28、齿粗细： 中齿 锉纹： 双文 宽/厚： 20/5（mm） 用途：锉平面、外圆面和凸弧面 （3 3）车间生产纲领、年时基数、工作制度）车间生产纲领、年时基数、工作制度 2.31.2.31.生产纲领生产纲领 一个热处理车间或工段所承担的生产纲领，是设计热处理车间的基础。只 有明确了车间的纲领，所确定的车间生产规模，所选定的工艺和设备才能符合 实际需要。所谓生产纲领，首先是所承担本企业的生产产品的热处理零件年产 量，也就是设计纲领。以满足零件热处理新的技术要求为前提， “三创新”(即 材料创新、工艺创新和工装创新)的结果是行之有效的结果。 热处理工艺设计 是热处理车间设计的中心环节，是设备选择地主要

29、依据。所确定的热处理工艺 必须先进、可靠、经济合理，并与车间生产规模相适应。常规工艺应力求工艺 路线简化，运输量最小，工序较小，节省能源及劳动量。采用先进工艺应经过 技术经济论证或实验研究，取得可信的使用效果。企业机械产品热处理零件生 产纲领，包括铸件，锻件毛坯的预备热处理和机械产品零件的最终热处理。这 些就是根据产品零件图纸所规定的技术所决定的。热处理车间还应该承担本企 业自制的切削工具、各类模具、机械修理备件、配件的热处理任务，根据其任 务量的大小确定车间的设置。为提高设备负荷率，应尽量结合车间的特点接受 对外协作任务，对于比较固定的长期协作任务，也应列入车间生产任务内。 年处理件（kg）

30、产品材料日产件 数（个） 工件重 （kg） 计划量备品量实际量 备注 铣刀 T12A4280.297608199299600 备品率 2%，废品率 2% 所设计的热处理车间的年产量为所设计的热处理车间的年产量为 99.699.6 吨的扁平中齿双纹吨的扁平中齿双纹 T12AT12A 铣刀。铣刀。 2.32.2.32.年时基数年时基数 根据车间生产性质和任务，一般单件小批量生产性质的综合热处理车间， 应采用三班工作制。其中个别工艺周期较长应连续生产的设备或大型设备应考 虑三班工作制；安装在生产流水线上的热处理设备，应予生产线生产班制相一 致。详细见下表。 1）设备年时基数 为设备在全年内的总工时数

31、，等于在全年日内应工作的时数减去各种 时间损失，即： F设 =D设 Nn(1-b%) 式中： F设 设设备年时基数（h） ； D设 设备全年工作日，等于全年日数（365）天全年假日（10）天 全年 星期双休日（106 天）=249 天； N每日工作班数； n每班工作时数，一般为 8 小时，对于有害健康的工作，有时为 6.5 小时； b损失率，时间损失包括设备检修及事故损失，工人非全日缺勤而无法及时调 度的损失，以及每班下班前设备和场地清洁工作所需的停工损失（一般取 4%） 。 表 热处理车间设备设计年时基数 项目生产性质工作班制全年工作日全年工作时数年时基数 一般设备及 热处理设备 阶段工作制

32、 3249 8、6.5 5378.4 2）工人年时基数 F人=D人 n(1-b%) 式中： F人工人年时基数（h） ； D人工人全年工作日，等于全年日数（365 天）-全年假日（10 天）-全年星期 双休日（104 天）=249 天； 热处理车间设备和工人年时基数： 表 热处理车间工人车间设计年时基数 项目全年工作日工作班制每班工作时数年时基数 一般工作条件 2493 8、6.5 5378.4 2.33.2.33.车间工作制度车间工作制度 为了加强热处理车间管理，减少车间设备故障率，确保产品的热处理质量。 特制订本制度。 热处理操作员：热处理操作员： 必须掌握常用钢的热处理基本知识及化学热处理

33、的基本原理。 熟悉公司现有热处理设备型号、规格、一般构造，使用性能及维护保养 知识。 具备独立处理一般故障及突发故障的应变能力，了解公司主要产品的热 处理过程，确保 设备按工艺要求正常运转。 零件周转：零件周转： 熟悉公司主要产品加工流程，热处理之前工件进入热处理车间需对照批 次控制卡确认信息与实物相符合，热处理之后，再次确认批次控制卡 信息，确认无误，在签名栏，签名确认，完成该批次工件在热处理区 域流转。 新锻件淬透性测试或上一工序要求追踪的零件，需做好标示，直至整个 加工过程完成。 热处理工艺：热处理工艺： 热处理操作员依据工程部下发受控工艺文件，按照零件类型选择合适的 工艺及装炉方式进行

34、生产。 保温时间按照热电偶显示温度及碳势值已达到设定要求开始计算，适当 补充保温时间 15-30min。 新材料或难度较大且无生产经验产品的热处理，均应先做热处理工艺评 定及试生产，然后进行量产。 工件的热处理：工件的热处理： 工件入炉前应经过外观检查（如磕碰伤、未达标号） ，确认无误后方 可进炉生产。 操作员将工件进炉后，需按照要求填写生产追踪表、生产监控表， 确认记录仪表正常 运行，记录热处理过程时间-温度曲线。 必须严格执行热处理工艺，遵守热处理工艺守则。 严格按照操作规程操作。 不合格品的复检：不合格品的复检： 在热处理的检验过程中，有一个试样检验不合格，应以加倍数量的 试样重新检验，

35、如仍 然有一件或全部不合格，则应对该批次工件判 定隔离，做好标识送往 MRB 区域。 对于判定为不合格的工件，上报工程部，确认返修工艺。可进行 2 次返工处理（不包括 第一次） ，按照上述检验方法对工件取样，如 检验不合格，则报废。 检验员职责：检验员职责： 检验员按照零件技术要求取样、完成试样检验项目，填写检验单。 检验员将检验完成试样装入专用样品袋，对照检验单填写试样标签， 每个试样标签应具有下列永久且唯一的信息,“样品编号” “样品状 态” “分析要求 ，及必要的送检或取样时间。 检验员将做好标识的试样,按序装入金相检测试试样抽屉，每月的 15 日,将保存在抽屉里的试样转移到试样保存柜。

36、摆放整齐(按时间或 状态)，有逻辑性,做好防锈防潮工作,方便追溯及保存试样的完整, 金相检测室抽屉只保存当月试样. 试样保存周期：试样保存周期： Valve 烧伤检测试样保存周期 6 个月,CCR若铣刀厚度为 510mm,则保温 15min。由于淬火时奥氏体化时间较短, 加上球化退火后渗碳体颗粒较粗,溶入奥氏体中的碳浓度较低,经快速加热淬火 后就可得到以板条马氏体和隐晶马氏体为主的基体组织,其上分布有较大颗粒的 残余渗碳体。板条马氏体是一种具有高强度、高韧性和良好耐磨性的组织,不仅 可以提高铣刀基体的韧性,而且对提高铣刀的磨削性能有很大帮助。 采用充分 球化退火和快速加热淬火相结合的热处理新工

37、艺后,克服了通常热处理后产生高 碳片状马氏体引起的脆性增加,提高了基体韧性,克服了铣刀使用中的严重崩刃 现象,大大提高了铣刀使用寿命。 淬火的目的淬火的目的：使钢件获得所需的马氏体组织，提高工件的硬度，强度和耐 磨性，为后道热处理作好组织准备等。 4.14.4.14.回火回火 铣刀通常在 160-180的硝烟中回火 1h，回火后齿部硬度64HRC。炉子开小 火焰，铣刀不要靠火焰太紧，最好是用砂纸将 刚淬火后的刀子磨出一些金属本 色，在回火的时候掌握不要让刀子变蓝色就可以。 回火的目的： 主要是消除钢件在淬火时所产生的应力，使钢件具有高得硬度和耐磨性外， 并具有所需要的塑性和韧性等。 五、热处理

38、设备选择与计算五、热处理设备选择与计算 （1 1）热处理设备选型的原则和依据）热处理设备选型的原则和依据 5.115.11热处理设备选择地原则热处理设备选择地原则 设备选择的基本原则是质量安全可靠，能产出优质的产品，高的生产效率， 低的生产成本和良好的工作环境。 1少品种大批量生产的热处理设备的选型：选用安全可靠、生产率高、运行 成本低的连续式热处理设备。 2批量生产的热处理设备的选型：原则上以连续式热处理生产线为主，考虑 产品种类问题，则所选用的设备便于工艺和生产调整。 3多品种单件生产的热处理设备的选型：宜采用周期式热处理设备，或以周 期式热处理设备组建局部机械化、自动化联动线的方式。 5

39、.12.5.12.热处理设备选择的依据热处理设备选择的依据 零件热处理工艺要求、技术条件； 零件的形状、尺寸、重量和材质； 零件生产量和劳动量； 热处理所需的辅料及能源供应； 车间劳动安全卫生和环保要求； 设备投资和运行成本； 与前后工序的关系和衔接； 企业及车间的自动化、机械化、现代物流和现代管理要求； 项目所在地及企业的特殊要求和条件。 （2 2）热处理设备的选型）热处理设备的选型 5.21.5.21.热处理炉型的选型热处理炉型的选型 选择热处理炉型时，应根据热处理件特点、工艺要求和批量，合理选择炉型。 本设计是制造铣刀，应是比较大批量生产，退火选用台车式电阻炉。铣刀大致 相同，因此我们选

40、择连续式热处理设备。 淬火温度在 770-780，水冷在 150-160，淬火最好使用高频感应加热和 流态床通保护气氛，但是我厂选择 NaCI+KCI 盐浴炉。一方面考虑到我厂生产的 铣刀比较单一，同时精确度要求不是非常高， 另一方面盐浴炉相比其他热处理 炉价格更为合理，设计更为简便，同时 NaCI+KCI 盐浴炉污染也相对小一点。 因为铣刀的回火实在 160-180，所以为了便于工人操作，仍然选择台车式 炉。 综上所述，本次的热处理炉型有三种。两种不同温度的台车式炉及一种盐浴 炉。 5 52222 退火台车式炉结构简介退火台车式炉结构简介 本系列台车式炉炉体由炉衬、炉壳、台车、加热器和炉用机

41、械组成。炉衬使 用耐火材料砌筑成炉膛，相对台车面用耐火砖砌筑，炉墙及炉顶采用全纤维结 构,时期在加热过程中能承受高温热负荷，减少散热损失。炉衬具有一定的结构 强度，以保证炉内热交换过程的正常进行。炉壳是炉体的钢结构部份，由支柱、 炉墙钢板及固定构件的各种型钢构成。 炉壳的作用：是固定炉衬并承受其重量，前支柱则用以承受炉门、龙门架等 构件的重量。台车式炉体的活动式炉底，由车架、炉衬、加热器、炉底板、行 走牵引机构和铜插刀等组成的一个独立体，以方便较大型工件在炉外通过起吊 设备装卸工件。台车上的加热器是通过铜插刀接触炉壳后部的插座供电的。台 车密封事由沙封槽和砂封刀组成，借小车行走机构的动力自行实

42、现密封，可防 止冷空气吸入炉内；当炉膛为正压时，则防止高温炉气外溢。此外，还可隔绝 炉内热辐射，保护台车金属构件不被烧坏和防止炉内轨道受热变形。 加热器采用铁铬铝高温合金丝带绕成螺旋状和波纹状,悬挂于炉膛内壁和平置 于台车上。 炉用机械有炉门升降机构和台车牵引机构，均采用链轮减速传动，分别通过 电动葫芦和电动减速机带动实现炉门升降和台车移动。由于设置有制动器，消 除了到位时的位置误差。在炉门关闭行程终点设置有限位开关，当炉门一旦开 启时，加热器电源自动切断，确保操作人员安全作业。同时有台车与炉门联锁 装置，当炉门在关闭状态时，台车牵引机构电源不能接通，防止由于误操作造 成事故。 5 52323

43、 退火台车式炉设计退火台车式炉设计 根据我设计的铣刀的规格： 长/宽/高： 260/20/5（mm） 重量： 200g 因为我选择地炉子最大装载量为 1000kg,每一个铣刀的质量为 0.2kg。 1000/0.2=5000 件（每台台车炉的最大产量） 但因为实际要考虑料框的重量，厚度，以及占用炉膛的有效体积等，所以在 退火过程中选用实际的每台台车炉生产约 500 件(3*19*9),假设料框的高度是 50mm,在高度上可以放 9 个，即总共 108kg 的铣刀。 在球化退火过程中：加热到 760 摄氏度所花费的时间是 2.7 小时左右，保温 时间取 3 小时，接着冷却到 550-600 摄氏

44、度，以 20-30/h 的速度冷却，需要 （760-600）30/h=5.3h,接着出炉空冷。即在用台式炉退火过程中一共需 要 11 个小时。根据全天三班倒，工人工作 24 小时的工作时间，一台炉子退火 工艺每天只能进行两次。每台退火炉的日产量为 216kg，1080 件铣刀。 表 台车式电阻炉的型号及设计参数 炉温 850时的指标型号功率 /KW 电压 /V 相数最高工作 温度/ 炉膛尺寸（长 *宽*高）/mm空载损 耗/KW 空炉升 温时间 /h 最大装载 量/kg RT2-65-96538039501100*550*450142.51000 5 52424 淬火盐浴淬火盐浴炉炉结构简介结

45、构简介 中温电极盐浴炉系国家标准节能型周期式电极盐浴炉，供电极熔化的盐液 中加热金属工件，以进行淬火、退火、回火、无氧化加热等热处理，工作温度 为 850-1000。 炉体和炉胆：中温电极盐浴炉外壳由角钢及钢板焊成方形结构，配防止熔 盐渗漏的盐槽，由钢板制成内胆，当盐槽损坏时可以吊出修理。 电极：中温电极盐浴炉电极是从盐槽底部侧面插入，经过专业电极埋入式 结构延长电极使用寿命，并可避免两电极短路，另有专门设计的水冷套避免长 期使用而漏盐。 控温系统：与电极盐浴炉配套供应的有电炉控制柜，以控制电极盐浴炉的 温度，控制柜上装有指示温度用的测量控温计，经补偿导线与浸入盐槽中的热 电偶相连接，可指示记

46、录及自动调节温度。 盐浴炉原理：中温电极盐浴炉采用盐类加热，盐在固体状态下不导电，盐 浴炉使用电极时电流通过导电的溶盐产生持续热量，电极通过自然对流和电磁 搅拌而使熔盐不断循环，可迅速和均匀的持续加热工件。 5.255.25 淬火盐浴炉设计淬火盐浴炉设计 因为我的工件厚度为 5mm,根据 1mm 的淬火时间为 30s,为了让淬火充分一点， 选择 5min。淬火温度为 770-780。水冷至 150-200。以 30-40/h 速度升 温至 770 度，所需时间为 770/35=22min,水冷至 150-200。所需时间大概为 30min。 表 埋入式盐浴炉的型号及设计参数 炉温 850时的指

47、标型号功 率 /KW 电 压 /V 相 数 最高工作 温度/ 炉膛尺寸（长* 宽*高）/mm 外形尺寸（长* 宽*高）/mm空载损耗 /KW 空炉升 温时间 /h 重量/kg RDM-70-8703803850450*350*7001310*1010*1070242.51640 序号盐混合物名称化学符号含量%熔点使用温度 1 氯化钠 NaCL28500540-870 2 氯化钾 KCL72500540-870 由上表： V炉膛 炉膛=450*350*700 V铣刀 铣刀= =20*5*260 V炉膛 炉膛/ / V铣刀铣刀=4240 件 如果用料筐，那么一层可以放 22 件铣刀。因为高度是 7

48、00，我的铣刀的厚 度只有 5mm，料筐的高度假设为 70mm,那就可以摆 10 层。一次淬火可以淬 220 件铣刀。则我厂一个小时可以淬火 440 件铣刀，一天 24 个小时可以淬火 10560 把。当然其中要考虑废品率，大概一天也能生产 10400 把铣刀。 5 52626 回火炉结构简介回火炉结构简介 台车式回火炉（台车炉）系周期式作业炉，主要用于金属机件、铜件、铜 棒、铜管、铝件、铝管的正火、回火、时效等热处理之用。其额定温度为 650，内衬采用节能型全纤维炉墙，该炉为了炉温均匀性，顶部装有 x 台风机， 顶部和炉膛内侧全部采用不锈钢板制成风道，轴流式风机有独立风道，风力行 走方式为顶

49、部风机从两边风道压下炉膛，再从工件中自下而上吸入风机，周而 复始，达到炉温均匀，风道板有保护加热元件不被工件损坏起到作用。 5 52727 回火炉结构设计回火炉结构设计 回火实在 160-180的温度下回火，回火 1h。选择台车式炉，原因是装料 和卸料比较方便，并且和退火选择的是相同的型号， 有利于炉子的选择和利用。 回火一次可回火 500 件铣刀，加热 0.5h，每次回火保温 1h，再加上冷却的时间， 一共用三个小时。所以一天一台炉子回火可以回火约 4000 件。 表 台车式电阻炉的型号及设计参数 炉温 850时的指标型号功率 /KW 电压 /V 相数最高工作 温度/ 炉膛尺寸（长 *宽*高

50、）/mm空载损 耗/KW 空炉升 温时间 /h 最大装载 量/kg RT2-65-96538039501100*550*450142.51000 (3)(3)热处理设备数量的计算热处理设备数量的计算 表 单位炉底面积的平均生产率参考指标 【单位：kg/m2h】 炉子类型退火回火淬火 台车式炉 35-50 50-70 盐浴炉 39 表 热处理车间设备设计年时基数 项目生产性质工作班制全年工作日全年工作时数年时基数 一般设备及 热处理设备 阶段工作制 3249 8、6.5 5378.4 1.设备年负荷基数 设备年负荷基数 G 为： G=Q/p 式中 Q-设备年需完成的生产量（Kg/年） p-设备生

51、产率（Kg/h） p=m/t*A， m-炉子一次工件装载量（kg） ； t-工件在炉内停留时间； A-该设备的附加系数（1.02-1.2） 2.设备数量计算 C=G/F 式中 F-设备年时基数（h）. a. 所以退火过程中： G=（500*0.2kg*2*249）/(500*0.2kg/11)*1.02)=5372 C=5372/5378=0.99 所以退火台车式炉选一台。但是因为退火过程时间太长，为了三班制能综合 利用淬火炉和回火炉的效率，所以我厂选择两个退火台式炉。 这样的话，Q=49800*2=99600kg b.所以淬火过程 Q=99600,P=39,G=2500. C=0.6 所以淬

52、火炉取一台。 c.回火过程中 G=（500*0.2kg*2*249）/(500*0.2kg/3)*1.02)=2500 C=0.6 所以回火炉选择一台。 综上： 备品率：2% 废品率：2% 根据我的实际生产是 99600kg. 99600*98%=97608kg 99600-97608=1992kg(废品) 备品：99600*2%=1992kg 年处理件（kg）产品材料日产件 数 （kg） 工件重 （kg） 计划量备品量实际量 备注 铣刀 T12A4000.297608199299600 备品率 2%，废品率 2% 六、热处理辅助设备选择六、热处理辅助设备选择 （1 1）冷却设备）冷却设备 淬

53、火槽是装有淬火介质的容器，当工件浸入槽内冷却时，需能保证工件以 合理的冷却制度均匀地完成淬火操作，使工件达到技术要求。 6.11.6.11.淬火槽的基本结构淬火槽的基本结构 淬火槽结构比较简单，主要由槽体，介质供入或排出管，溢流槽等组成， 有的附加有加热器、冷却器、搅拌器和排烟防火装置等。 6.126.12淬火冷却水槽需要考虑的因素淬火冷却水槽需要考虑的因素 根据工艺要求确定允许的介质温度，即盐或碱的水溶液，低于 30。 考虑淬火件单位重量的表面积。 考虑介质的搅拌方式，配备介质搅拌装置和对提高其冷却能力和冷 却的均匀性，本设计配备螺旋桨式搅拌的淬水槽，则淬火件重量与淬火考 虑每次淬火冷却的间

54、隔和安全因素。 6.13.6.13.淬火槽尺寸设计要求淬火槽尺寸设计要求 淬火槽底部均流装置，均流装置与工件底部之间预留 300500mm，工件 上部与油液面也要预留 300800mm，液面上部预留液体膨胀的升高尺寸，槽 体上板到最高液面之间再预留大于 200mm 的尺寸。根据上述要求，设计出 淬火水槽的尺寸长宽高=3m3m2.6m。 （2 2）辅助设备）辅助设备 6.21.6.21.校直设备校直设备 校直设备用于矫正零件的翘曲和变形。根据铣刀的热处理工艺为：淬火 加热-冷却-热矫直-冷透-清洗-回火-清洗-检查。采用热矫直，淬火热矫直是指 铣刀在水中淬火冷却到 180-200,时，从溶液中取

55、出在水槽边矫直的方法。准 确掌握铣刀在水中的冷却时间十分重要，出水过早，会因铣刀内部热量的散出 而使铣刀回火，因而较低铣刀的硬度；出水过晚，则因铣刀完全淬硬增加矫直 的困难，甚至造成铣刀开裂或折断。铣刀应在短时间内矫直好，然后完全浸入 水中冷却。 表 矫直机的选用 序号零件直径/mm矫直机压力/kN矫直机类型零件状态 120-30100-300 手动，液压淬火 表 矫直机主要技术参数 设备名 称 型号公称压 力/104N 工作台 高度/mm 最大行程/mm外形尺寸（长* 宽*高）/mm 重量/t 手动齿 条压力 机 J01-11250570*400*10000.32 6.226.22工装夹具工

56、装夹具 工装夹具是热处理过程中必要的辅助用具。正确的使用工装夹具有助于热 处理的生产安全，确保品质量，降低成本。 a.盐浴炉工装夹具用材料 表 盐浴炉工装夹具 工艺和温度范围电极坩埚热电偶保 护管 夹具 盐浴淬火加热炉（675-870） Cr25Ti, Ni35Cr18 Ni35Cr18,陶瓷 Cr17Ni35,Cr19Ni39，Inco nel Cr25Ti, Ni35Cr18 Cr25Ti,低碳 钢，Ni35Cr18 b. 热处理夹具和料盘用钢 根据我在热处理中的最高温度，我的材料牌号选择 22Cr21Ni12N。 6.23.6.23.起重运输机械起重运输机械 桥式起重机是横架于车间、仓库

57、和料场上空进行物料吊运的起重设备。由 于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥。桥式起重机的桥 架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，可以充分利用桥架下面的空间吊运物 料，不受地面设备的阻碍。它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械，桥 式起重机是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化、自动化的重要工 具和设备。 起重设备根据设备安装、修理、工艺所需起吊运输最大零件重量以及工艺 平面布置决定，起重设备适用范围及选择原则见下表。 设备名称常用规格主要适用范围选用意见 桥式起重机 5-10 大型设备维修， 大型零件运输， 装卸 一般厂房长 50 米 选用一台 梁式起重机 1-3 中小

58、型设备维修， 中小零件运输， 装卸 每一跨可选用一 台 悬臂起重机 0.25-1 工作量较大局部 区，桥式，梁式 起重机达不到的 地方 为某项设备及工 艺专设 平板车 - a.辊道 可运输和贮存部分零件，将不同工序联系起来，有着不同形式布置， 如直线型、U 型、L 型、环形等。如用辊道将清理、矫直、检查等工序联系起来 以辊道连接渗碳生产线，以便输送。 b.轨道车 根据不同的设备操作和布置选用，如利用倾式轨道和小车为推杆 式炉返回底盘和垫板；利用普通轨道车和激动轨道车联系渗碳、淬火、清洗、 回火等周期作业炉。 c.单轨电动葫芦 单轨葫芦可将各工序设备联系起来，可布置成一字型、L 型、环型。 d.

59、 悬挂运输链 用于车间之间或工序之间的运输，连续运行，通过与下降 段配合，可实现连续式炉生产线的全过程机械化运输。 6.24.6.24.清理设备清理设备 a.清洗设备 随着热处理工艺的发展和对环境卫生的要求日益提高，零件热处理前后的 清洗更加重要。一些化学热处理工艺如渗碳、渗氮，操作前要求比较彻底的除 油，有的利用热处理炉废气烧尽表面油污，以保证热处理质量。零件的热处理 后出油，可防止回火过程中产生大量的烟雾，污染环境，同时保持零件表面光 亮。目前主要清洗设备有：室内和输送带式、悬挂输送链式、滚筒式清洗机、 溶剂清洗及其他超净清洗设备。 b.清理设备 为清理零件热处理后表面的氧化皮，可采用喷砂

60、机、喷丸机、抛丸机、喷 丸清理滚筒、砂轮机、抛光机、酸洗槽等。随着检验设备的发展，过去常用酸 洗方式清理氧化皮，现已多采用喷丸清理，并发展了强化喷丸和应力喷丸等先 进技术。 七车间设计七车间设计 （1 1）车间）车间在场在场区内的位置区内的位置 对热处理车间在总体布置中要求： 1、热处理车间散发大量燃烧废气、保护气氛废气，其他有害气体及油烟、粉尘 等，所以应位于其他厂房下风向，且要有卫生防护带。 2、热处理车间靠近各类震源时，应该有一定间距或采取相应的隔振措施，震源 如锻锤、空压机、氧气机、铁路等。热处理车间为综合性处理车间，为全厂服 务，在工厂总体位置中应选择适中的位置或靠近与其联系多地车间