佟曉輝,呂東顯

(中國熱處理行業(yè)協會,北京 100044)

為學習和交流國際熱處理先進技術,推動我國熱處理行業(yè)高質量發(fā)展,中國熱處理行業(yè)協會踐行“帶領行業(yè)走出國門”的使命,于2023年6月組織會員單位管理及技術人員,赴歐洲參加了德國杜塞爾多夫國際熱處理展覽會,訪問了國際知名的歐洲先進熱處理裝備制造企業(yè)。此次出訪收獲頗豐,中國熱處理行業(yè)協會將陸續(xù)發(fā)布專題考察報告,供會員單位學習參考,也期望對熱處理行業(yè)的轉型升級技術改造有所幫助。

1 ECM公司概況

6月21日,中國熱處理行業(yè)協會代表團一行到訪了位于法國格勒諾布爾市的ECM集團總部。ECM Technologies公司是世界著名的真空設備制造商,成立于1928年,以創(chuàng)新、技術、工藝、解決方案和服務聞名于世。ECM真空爐制造已經發(fā)展了50多年,并在世界各地銷售了幾千臺設備,包括:ICBP?系列低壓滲碳設備、真空爐、感應爐、沉積爐、光伏和晶體生長爐以及特別定制爐型。

ECM集團目前全球有約600名員工和16家國際子公司(分布在中國、印度、新加坡、哈薩克斯坦、美國、德國等),年營業(yè)額超過1.5億歐元。ECM公司的整個工程和制造部都在位于法國格勒諾布爾總部的車間內進行,包括:1200 m2的辦公室,8000 m2的車間,法國國內有5個生產基地,2個研發(fā)平臺和冶金實驗室,所有生產進程都在內部掌握。ECM真空滲碳設備的國際市場占有率超過75%,是世界上目前生產低壓滲碳爐的第一品牌,目前在全球有1600多個熱處理室/ 400多套ICBP?低壓滲碳生產線。

自1991年以來,ECM Technologies公司憑借其低壓滲碳專利Infracarb?工藝及其自身的模塊化設備概念ICBP?,一直在加強其在這一市場上的領先地位,客戶遍及全球主要汽車、航空航天、通用機械設備制造廠商及商業(yè)熱處理供應商。使用ECM低壓滲碳設備的知名汽車廠商有:通用,福特,戴姆勒,菲亞特,日產,雷諾,豐田,斯巴魯,薩博,大眾,奧迪,歐寶,PSA,TATA,一汽FAW,一汽大眾,北汽,上汽,吉利,比亞迪等;使用ECM低壓滲碳設備的卡車廠商有:伊頓(波蘭,巴西),斯堪尼亞,卡特彼勒,雷諾卡車,一汽解放,博世,德爾福,亞新科,新風集團,南岳電控,宇通等;使用ECM低壓滲碳設備的知名汽車零部件供應商有:格特拉克,JATCO,GKN(納鐵福),上汽齒,SEW,雙環(huán)齒輪,法雷奧,LUK,利納馬等。

2 ECM在中國的發(fā)展

圖1為 ECM低壓真空滲碳爐的全球客戶分布情況?？梢钥闯?目前ECM全球有1652個低壓真空滲碳爐加熱室,其中僅中國就占有435個加熱室,即超過25%的設備由中國客戶購買和使用。這一數據表明:1)低壓真空滲碳技術是大勢所趨,更是未來滲碳熱處理的技術發(fā)展方向;2)中國企業(yè)對ECM低壓真空滲碳技術裝備的認可度進一步提高,促進了ECM低壓真空滲碳爐和其Infracarb?低壓滲碳工藝方法在中國市場的推廣和應用。

圖1 ECM低壓真空滲碳爐的全球客戶分布情況Fig.1 Global customer distribution of ECM low pressure vacuum carburizing furnace

2005年ECM集團在華成立獨資子公司—依西埃姆(北京)工業(yè)爐貿易有限責任公司,目前已建立完善的多元化的低壓滲碳爐生產線的銷售及售后服務管理體系。2021年ECM又在中國天津市武清開發(fā)區(qū)成立獨資生產制造廠—依西埃姆(天津)機械設備有限責任公司。ECM天津工廠擁有先進的設備、設計制造技術及嚴格高效的管理體系,并依托法國ECM集團強大的技術支撐,旨在通過引進法國ECM 集團的ICBP系列低壓真空滲碳設備的國產化,將國際先進的綠色、環(huán)保、節(jié)能的真空滲碳設備在中國進行生產制造,為我國熱處理行業(yè)提供技術先進、環(huán)保、節(jié)能的真空熱處理設備及服務。

3 ECM低壓真空滲碳爐的爐型

3.1 模塊化生產線爐型Flex

該爐型主要特點是多個加熱室和淬火室都通過一個真空轉移通道整合到一起,如圖2所示。生產過程中零件轉移由內部料車在真空通道中進行,根據工藝需要,可以在生產線上配備氣淬室、油淬室或氣淬室+油淬室,這樣在同一條生產線上可以執(zhí)行“真空滲碳+氣淬”和“真空滲碳+油淬”兩種工藝,工藝的靈活性提高;同時加熱室也可以根據產量的增加逐步擴展,以適應產能逐步提高的需求。整條生產線和外圍設備可以實現全自動運行。

圖2 模塊化生產線爐型FlexFig.2 Modular production line furnace type of Flex

3.2 模塊化生產線爐型Jumbo

該爐型主要特點是多個加熱室和淬火室都通過一個真空轉移小車整合到一起,如圖3所示。真空轉移小車和加熱室具有相同的溫度和真空度,生產過程中零件轉移由真空轉移小車進行,根據工藝需要,可以在生產線上配備氣淬室、油淬室或氣淬室+油淬室,這樣在同一條生產線上可以執(zhí)行“真空滲碳+氣淬”和“真空滲碳+油淬”兩種工藝,工藝的靈活性提高;同時加熱室也可以根據產量的增加逐步擴展,以適應產能逐步提高的需求。整條生產線和外圍設備可以實現全自動運行。

3.3 單料盤爐型Nano

這是一種結構緊湊的低壓真空滲碳設備,如圖4所示。以單料盤的方式運行,以取代網帶爐滲碳,非常適用于小零件的滲碳以及密集裝料零件的熱處理,以提高滲層的均勻性,并可以將滲碳爐和機加工設備整合在一起,與機器人高度兼容,實現自動化生產。可以在生產線上配備氣淬室、油淬室或氣淬室+油淬室,這樣在同一條生產線上可以執(zhí)行“真空滲碳+氣淬”和“真空滲碳+油淬”兩種工藝,工藝的靈活性提高。

圖4 單料盤爐型NanoFig.4 Single plate furnace type of Nano

3.4 周期式雙室真空滲碳油淬爐ECO系列

這是一種周期式的爐型,如圖5所示,共有3種爐型規(guī)格,具體的規(guī)格型號列于表1。ECO系列真空滲碳油淬爐可以根據用戶需要,組成一條全自動生產線,以便于設備的全自動運行,如圖6所示。

表1 ECO系列周期式雙室真空滲碳油淬爐技術參數Table 1 Technical parameters of ECO series periodic double chamber vacuum carburizing oil quenching furnace

圖5 周期式雙室真空滲碳油淬爐ECOFig.5 Periodic double chamber vacuum carburizing oil quenching furnace of ECO

圖6 ECO系列真空滲碳油淬爐全自動生產線Fig.6 ECO series vacuum carburizing oil quenching furnace fully automatic production line

3.5 周期式真空滲碳氣淬爐MONO系列

這是一種周期式的爐型,氣體淬火,最高氣淬壓力為12 bar,共有2種爐型規(guī)格,具體的規(guī)格型號見圖7。

圖7 周期式真空滲碳氣淬爐MONOFig.7 Periodic vacuum carburizing gas quenching furnace of MONO

4 ECM低壓真空滲碳爐的模擬軟件

ECM具有自主知識產權的、帶有國際專利的低壓滲碳工藝模擬軟件CBPWIN,有一套完整的低壓滲碳數據庫系統(tǒng)。根據需求,只需輸入材料原始含碳量、滲碳工藝溫度、滲碳過程中的零件表面碳濃度以及滲層深度,通過工藝模擬軟件,能自動生成滲碳工藝,實際零件的檢測結果與工藝模擬軟件的模擬結果高度吻合。真空滲碳工藝模擬設定條件如圖8所示,真空滲碳工藝模擬結果如表2所示,真空滲碳工藝模擬各階段的碳濃度曲線圖如圖9所示,真空滲碳工藝模擬最終零件的碳濃度曲線圖如圖10所示。

表2 真空滲碳工藝模擬結果Table 2 Simulation results of vacuum carburizing process

圖8 真空滲碳工藝模擬設定條件Fig.8 Simulation setting conditions for vacuum carburizing process

圖9 真空滲碳工藝模擬各階段的碳濃度曲線圖Fig.9 Carbon concentration curve of vacuum carburizing process simulation at each stage

圖10 真空滲碳工藝模擬最終零件的碳濃度曲線圖Fig.10 Carbon concentration curve of the final part simulated by vacuum carburizing process

5 致謝

中國熱處理行業(yè)協會代表團在訪問法國ECM公司期間,得到依西埃姆(北京)工業(yè)爐貿易有限責任公司梁楓總經理和熊輝先生的大力協助,并受到法國ECM總裁 Laurent PELISSIER 先生、ECM銷售副總裁Yvan TROUILLOT先生、ECM項目總監(jiān)ZHAO Lei女士和ECM市場部經理Florian GIRAUDET先生的熱情接待,中國熱處理行業(yè)協會和代表團全體成員在此表示衷心的感謝!