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        它山之石可以攻玉——赴日考查紀實

        2013-08-02 08:40:20安徽嘉龍鋒鋼刀具有限公司243131趙步青
        金屬加工(熱加工) 2013年11期
        關鍵詞:高速鋼刀片淬火

        安徽嘉龍鋒鋼刀具有限公司 (243131) 趙步青 胡 明

        2013年3月20~23日,筆者應邀去日本對具有120多年刀具制造歷史的A公司進行考查訪問,受到日方非常熱烈的歡迎與盛情款待。接待現(xiàn)場懸掛著中華人民共和國和日本兩國國旗。據(jù)說嘉龍公司是參觀A公司刀具生產(chǎn)現(xiàn)場的第一位國外同行。深感欣慰的是日方有問必答,A公司有幾個分公司,每個角落都可以參觀,似乎對我們完全開放,所以看到的、聽到的東西比較多,記實給國內(nèi)同仁參考,希望從中汲取有益的成分,洋為中用,為提高我國工具制造水平盡點綿薄之力,不妥之處請斧正。

        1.鹽浴熱處理

        A公司座落在日本宮城縣仙臺市內(nèi),離東京約300km。該公司主要生產(chǎn)各種各樣的機械刀片,最長的有5m多。機械刀片用于加工木材、紙張、皮革、橡膠、塑料、膠合板、刨花板、人造板及布匹等非金屬材料。刀刃用材主要有高速鋼、硬質合金、合金工具鋼。熱處理加熱爐有鹽浴爐、真空爐、箱式多用爐、大型保護氣氛爐及大型氣體滲碳爐等。

        在現(xiàn)場正在生產(chǎn)的有兩套鹽浴爐:一套為Cr12MoV鋼刀具淬火線,另一套為高速鋼或基體鋼淬火線。

        (1)Cr12MoV鋼刀具(大而薄的圓鋸片等)生產(chǎn)線上有3臺設備:①預熱爐鹽浴成分為BaC12+NaC1,指示溫度為810℃。②加熱爐為100%BaC12,加熱溫度為1020~1030℃。③冷卻爐為KNO3+NaNO2,指示溫度為220℃。

        鹽浴爐為半埋半插式,均為三相;熱電偶直接插在爐內(nèi)測溫,控溫為數(shù)顯記錄儀。

        Cr12MoV鋼圓鋸片經(jīng)220℃等溫淬火后立即壓平,裝夾具進筐回火,回火在硝鹽中進行,回火溫度180~200℃。

        (2)高速鋼及基體鋼刀具鹽浴生產(chǎn)線有6臺設備:①烘干電阻爐,其烘干溫度500~600℃,烘時為加熱時兩倍。②預熱爐,鹽浴成分為BaC12+NaC1,指示溫度850℃;單爐雙板預熱,有吊機,但現(xiàn)場操作為手工。③加熱爐,鹽浴成分為100%BaC12,M2鋼淬火加熱溫度為1215~1220℃,不看金相,車間內(nèi)沒有金相室,只有洛氏硬度計。④冷卻爐,鹽浴成分為BaC12、CaC12、SrC12,據(jù)說熔點為430℃,使用溫度為480~550℃。分級時間同高溫加熱時間。⑤等溫爐,為KNO3、NaNO2混合鹽,等溫溫度240~280℃,等溫時間0.5~2h。等溫后立即去渣,洗凈后室溫下校直。校直好的產(chǎn)品立即上夾具夾持回火。⑥回火爐為100%硝鹽浴,回火溫度550~580℃。因為機械刀片不要求太高的硬度,所以回火溫度相對偏高。

        鹽浴電極也為半埋半插式,電極只有一個面在鹽浴中。變壓器為干式鹽爐變壓器,風冷。鹽浴溫度測定不用輻射高溫計,也不用輻射感溫器,而是用熱電偶直接測量,數(shù)顯自動記錄,到時報警。熱電偶插在爐浴內(nèi)直接測溫準確度較高,產(chǎn)品熱處理質量穩(wěn)定性高。

        據(jù)說,日本有些高速鋼刀具回火配方有SrC12+K2CO3,另加KOH脫氧劑。詳細情況無法考證。

        日本熱處理爐前銼刀檢查淬火硬度及脫碳方法借得借鑒。淬火首件用銼刀銼硬度可以判斷淬火質量,若硬度太高,說明淬火溫度低,反之溫度高。銼得硬度適合(比如62~63HRC),則說明淬火正確。用三角銼刀銼淬火件表面,視銼痕的深淺,估算鹽浴是否脫碳。上述必須有豐富臨場經(jīng)驗的操作者完成,一般人難以實施。

        2.真空熱處理

        尺小比較小而且又不易變形的工具放在真空爐處理。真空處理件不太多。

        3.大型可控氣氛熱處理爐

        此爐為該公司自行設計的專用爐,主要用于釬焊的長刀片的釬焊→加熱→淬火的復合熱處理,輥動傳遞全長18m,設備總功率460kW,最高加熱溫度1300℃,裝爐量1.6t左右。在淬火溫度下保溫15~20min,屬快速加熱工藝。微機控溫,自動打印。爐內(nèi)充氮保護。淬火冷卻也充液氮,如系高速鋼刀刃,冷至600℃出爐空冷。

        回火爐也是自行設計的專用爐,回火溫度根據(jù)刀刃材料和要求的硬度而定,一般在460~600℃之間波動。

        4.箱式多用爐

        參觀時箱式多用爐正在工作,爐中產(chǎn)品為Cr12MoV鋼圓鋸片或切刀,尺寸φ100~φ120mm,厚度3~5mm,加熱溫度為1020℃,淬火冷卻介質為150℃左右的硝鹽。

        回火在硝鹽槽中進行,從現(xiàn)場可以發(fā)現(xiàn),日本工具行業(yè),硝鹽應用十分普遍。

        5.大型井式滲碳爐

        該公司有幾臺大型井式滲碳爐,深度6.5m,滲劑為甲醇+丙酮。此類爐主要用于機床導軌的滲碳。導軌截面尺寸(60~80)mm×(80~100)mm,導軌長度4~6m,滲碳厚度2mm左右。滲碳結束后降溫淬火,低溫回火,硬度要求56~62HRC。

        該公司有很強的機床制造能力,大部分自制,根據(jù)刀片加工特點,專機精造也許是他們百年長盛不衰、保持旺盛競爭力的因素之一吧。

        6.高溫壓軋鑲接淬火爐

        部分旋切刀和刨切刀是用鑲接法成形的。即把刃鋼和Q235鋼刀體加熱至鍛造溫度,然后壓軋至規(guī)定尺寸,空冷至室溫,然后裝箱退火。此類刃鋼基本上是低中合金鋼,退火溫度810~830℃,保溫3h左右,爐冷至550℃出爐空冷。

        淬火爐是不帶保護氣氛的,普通密封箱式爐加熱保溫后直接淬水,水溫是嚴格控制的,水中有無添加劑不得而知。筆者估計水中不會添加其他藥劑,就是流動的大水槽,嚴格控制出水的溫度是核心技術,節(jié)能環(huán)保,此項技術反映出該企業(yè)的實力。

        7.變形校直設備

        不管是大而薄的圓鋸片還是扁薄特長的刀片,均采用液壓機床校正,而不像國內(nèi)有的同行用手工校正,合格程度憑操作工目測,他們校正技術嫻熟,水平很高。

        8.熱處理環(huán)保

        減少和避免熱處理對環(huán)境污染的措施有預防和治理兩部分,日本人做到了。Cr12MoV鋼大刀片淬油現(xiàn)場是先起火、后冒煙,幾秒后煙火全無,車間內(nèi)也無油味;低中合金鋼刀片淬水(壓軋刀片生產(chǎn)線)當然無污染;對于熱處理車間產(chǎn)生的廢水經(jīng)治理達標排放,廢氣濕吸附處理,廢渣集中送政府專門機構處理。搞好環(huán)境治理是人們的自覺行動。

        9.定期質量、安全、生產(chǎn)檢查制度

        日本廠礦企業(yè)的行政管理機構有三部分:股東會、董事會、監(jiān)察會。股東大會是權力機構,董事會是聘用執(zhí)行機構,監(jiān)察會由政府派出,負責企業(yè)審計、監(jiān)督、評估,它雖不是權力機構,但它掌握董事會的生死大權。每周五下午組織各方面人士(7~8人)深入生產(chǎn)現(xiàn)場每一個角落,按公司有關規(guī)定打分,重點突出安全質量,做到防患于未然,把問題消滅在萌芽狀態(tài)。評判結果在公司內(nèi)參上公布,若連續(xù)幾次被點名,該單位領導就該走人了,一切憑數(shù)據(jù)說話,能者上,庸者下。

        10.高效、精密、清潔生產(chǎn)

        日本此行主要是考查機械刀片熱處理技術,也看到機械加工其他技術,簡單可概括為六個字:高效、精密、清潔。

        高速鋼圓據(jù)片下料不需要沖床而是用激光、等離子切割。φ120mm×3mm規(guī)格3~4s切割一個,淬火、回火后上數(shù)控磨床,磨平面、內(nèi)孔、刀刃均在同一臺專用機床上進行,一個操作工同時操作10~11臺機床,自動上下料,砂輪鈍了自動修磨。不管是切割還是磨削,精度非常高,散差極小。

        磨削液沒有氣味,無飛濺現(xiàn)象,不管走到哪個生產(chǎn)現(xiàn)場,都很干凈(只要進車間,全穿皮拖鞋參觀),給人以很舒適愉快的感覺。

        像龍門刨、大的平面磨、車床、銑床均為數(shù)控,一人操作多臺設備是普遍現(xiàn)象,這是高效生產(chǎn)的真正內(nèi)涵,設備先進了,人的素質水平也要跟上。

        11.思考與總結

        技術無國界,日本的月亮不比中國的月亮圓,它山之石可以攻玉??傮w來說,日本的機械刀片制造技術比中國要高,但在某些具體的環(huán)節(jié)上,嘉龍要勝過日本,比如釬焊-保護氣氛熱處理復合技術、馬氏體相變超塑性校直技術、整體高速鋼刀片局部表面淬火技術等為核心競爭力技術,令日本同行贊嘆,因此邀請我們參觀訪問,學術交流,并簽訂了互利共贏經(jīng)濟技術合作協(xié)議??疾殡m只有短短的幾天,但收獲頗豐,有些事終身難忘。

        (1)我們所參觀的幾家工廠均無圍墻、大門、警衛(wèi)。這樣刀具生產(chǎn)成本大大下降,全員勞動生產(chǎn)力也高。

        (2)環(huán)境保護好。青山綠水、藍天白云名不虛傳。人與自然和諧相處共同發(fā)展。既要金山銀山,更要綠水青山。

        (3)高速鋼刀具淬火爐前不看金相。此工作在鋼材生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行,鋼廠有鋼材質保書,有制作不同刀具的推薦工藝。工具廠根據(jù)自己的具體刀具,與鋼廠簽訂鋼材供銷協(xié)議,只要嚴格而準確地控制好溫度,金相肯定合格,刀具壽命高且穩(wěn)定。據(jù)了解他們只向日本著名的大同、不二越兩大鋼鐵公司訂購鋼材。

        (4)個性化用材、個性化的熱處理工藝。在現(xiàn)場看到,同樣的刀加工不同的材料,選用的鋼材是不一樣的,同為M2鋼制作不同的刀具,熱處理工藝也不一樣,個性化的熱處理非常突出。根據(jù)刀具的服役狀態(tài),大體上可分兩大類,即連續(xù)切削和間斷切削。連續(xù)切削刀具硬度高,用料特別講究,甚至選硬質合金、粉末高速鋼、高性能高速鋼。而間斷切削突出韌性,淬火溫度相對低些,硬度也低點。

        (5)科研為生產(chǎn)服務。工廠都有較強的研發(fā)能力,有技術部、有研究所??茖W試驗都在這里進行。比如淬火金相抽查、沖擊試驗、抗磨損試驗等,他們把試驗的數(shù)據(jù)及時通報給生產(chǎn)車間,做到出廠的產(chǎn)品心中有數(shù)。產(chǎn)品失效分析也由研究所承擔,此外,他們廣泛搜集客戶信息反饋資料,新材料、新產(chǎn)品開發(fā)也是由研究所牽頭,與生產(chǎn)車間共同完成。研發(fā)人員雖然不多,但個個都是精兵強將。

        以上是我們赴日所見所聞,錯誤和偏漏在所難免,不妥之處,請批評指正。

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