真空和盐浴淬火费用明细对比,工模具行业应选何种热处理方式
来源:成都新德南光机械设备有限公司 | 发布时间:2018-03-19 |
在1980年以前,世界各国包括很发达的欧美地区工模具的热处理,特别是高速钢刀具淬火都是在盐浴中进行的。其结果在一定程度上取决于操作者的技能和责任心。当工具表面脱碳时,其化学成分发生了变化,导致表面硬度降低并伴有淬火开裂倾向,降低了工具的耐磨性及疲劳强度。盐腐蚀有时会导致工具损伤和盲孔被盐堵塞。
盐浴淬火必然会产生许多废渣、废液和废气,不利于环保,同时有害于操作者身心健康。
盐浴热处理缺点凸显,优点也很鲜明,资本投入低,工艺适用性广,以及可达到足以避免先共析碳化物在晶界上析出的淬火速率,可以局部淬火等,因而与其他一些工艺相比,可获得优良的金相组织和硬度,所以工具盐浴淬火一直红火连年,至今长盛不衰。
时代在发展,科技在进步,随着国家对环境治理一系列政策的出台,以及人们对环境优美意识的加强,盐浴淬火被列为淘汰项目,真空炉被列为热处理首选。一个要被摒弃,一个要扶持上马,现就此问题,作者进行了调查研究,谈点不成熟的意见,可能有误,仅供参考。
真空炉在热处理中的应用情况
据有关方面统计,目前国内有各类真空热处理设备数千台,应用在淬火、回火、渗碳、渗氮等多种化学热处理以及钎焊、固溶处理等热处理各个领域。其中高速钢刀具真空淬火,除工具厂及少数的热处理专业厂外,其他企业很少采用。足以说明,目前高速钢淬火仍以盐浴为主,真空淬火并不普及,究其原因,笔者认为并不是传说中的价格门槛,而是淬火件的质量问题。
目前国内工模具淬火、回火外协加工价格,真空淬火比盐浴淬火稍贵,视地区不同价位差很大。Cr12MoV钢制冷模、H13钢热模真空淬火分别为8~10元∕kg、8~12元∕kg;盐浴淬火分别为6~8元∕kg、8~10元∕kg。
M2钢制麻花钻(¢6mm)真空淬火价格为12~16元∕kg,盐浴淬火价格为8~10元∕kg。高速钢制¢4mm~¢12mm冲棒两种工艺淬火价分别为12~13元∕kg、8~10元∕kg,也有按3000~5000元/炉计算。
客户往往只注重淬火价格,而忽略了内在质量。论质量往往只注重硬度,不要求金相组织这个微观世界,等到刀具使用出了质量问题才会重查金相组织。根据笔者2014年的测算,处理¢5mm的高速钢麻花钻,热处理成本大约为4.8元/kg,考虑职工工资及物价上涨等因素,现在盐浴淬火(包括回火、校直、喷砂防腐等)成本可能会超过6元/kg。外协加工价至少在8元/kg以上,但真空处理价没有12元/kg是拿不下来的。
经验表明,盐浴淬火的高速钢刀具,硬度的最高值、硬度的均匀值、红硬性肯定比真空淬火高一点点。可是,国内有几家工具厂在小钻头、丝锥等小型不易变形的刀具作对比试验,认为两者相当,也有的认为真空淬火的刀具比盐浴淬火要高,但更多的人的结论是:盐浴淬火的成本低、质量高。
经分析笔者认为,真空炉淬高速钢质量低的问题并不是真空炉本身之过,而是我们人为造成的,比如拼炉加热,不同规格产品一起淬火质量肯定有别;不同炉号产品同炉,因钢的成分有异,碳饱和度不同,淬火质量肯定不会一样,还有工艺问题、管理问题,最终给人的印象是:抱着金饭碗还得去讨饭。
真空淬火和盐浴淬火成本的比较
真空淬火和盐浴淬火究竟谁便宜?光从投资的角度考虑,前者是后者的2~5倍,但具体生产运作,多数人认为真空炉更省钱,以下通过两个工具厂的实际数据呈现,同行们可分析得出结论。
(1)某工具厂一个月盐浴淬火高速钢的若干数据,见表1。
全车间职工总数18人,当月工作日25天,两班制,淬火回火高速钢刀具本单位12.1t,淬外协刀具1.5t(加工费18000元)。18人工资、保健费、加班费共付出4.2万元。
表1 某工具厂热处理车间一个月淬火物料消耗统计(2010年9月)
序号 | 物料名称 | 实际消耗/kg | 序号 | 物料名称 | 实际消耗/kg | |
1 | BaCl2 | 2000 | 11 | 筑炉用耐火材料 | 700 | |
2 | NaCl | 600 | 12 | 磷酸 | 50 | |
3 | KCl | 300 | 13 | 木炭 | 30 | |
4 | NaNO3 | 500 | 14 | 皂化油 | 30 | |
5 | NaNO2 | 300 | 15 | Q235电极 | 260 | |
6 | 片碱 | 300 | 16 | 夹具用Q235钢 | 170 | |
7 | 钛白粉 | 300 | 17 | 中温炉电偶 | 2支 | |
8 | 硅胶 | 200 | 18 | 劳保用品 | 200元 | |
9 | 石英砂 | 100 | 19 | 办公用品 | 60元 | |
10 | 盐酸 | 900 | 20 | 招待客人 | 300元 |
有人这样推算,购置两台装炉量500Kg真空炉各工作20天,就能完成上述淬火量,但只需8~9人即可。真空热处理成本比较低。
(2)国内某较大规模的工具厂
早在20世纪80年初就对高速钢刀具真空热处理做了很多试验,结果表明,M2钢刀具真空淬火温度比盐浴淬火低10℃,加热系数按15~30s/mm计较为合适。刀具硬度可达63~65HRC,双角铣刀的寿命提高1倍以上,热处理费用比盐浴炉节省30%,耗电为盐浴炉的1/6。
在批量生产情况下,该厂对齿轮刀具类产品进行真空淬火和盐浴淬火费用作了仔细的比较,其结果见表2、表3。
表2 真空热处理费用明细表
序号 | 工序 | 使用设备 | 功率/kW | 物料消耗 | ||
名称 | kg/月 | |||||
1 | 淬火 | 真空炉 | 50 | 真空泵油 | 15 | |
2 | 回火 | 真空炉 | 50 | 扩散泵油 | 4 | |
3 | 防锈 | — | — | 变压器油 | 8 | |
4 | 清洗 | — | — | 汽油 | 9 | |
5 | 生产人员(名) | 4 | ||||
6 | 日生产能力/kg | 140 | ||||
7 | 耗电量/kW·kg-1 | 3 | ||||
8 | 热处理费用/元·kg-1 | 1.18 | ||||
表3 盐浴炉热处理费用明细表
序号 | 工 序 | 使用设备 | 功率/kW | 物料消耗 | |
名称 | kg/月 | ||||
1 | 一次预热 | 电阻炉 | 26 | — | — |
2 | 二次预热 | 盐浴炉 | 100 | NaCl | 212 |
3 | 三次预热 | 盐浴炉 | 100 | KCl | 58 |
4 | 淬火加热 | 盐浴炉 | 150 | BaCl2 | 893 |
5 | 分级冷却 | 盐浴炉 | 100 | NaNO2 | 74 |
6 | 等温冷却 | 盐浴炉 | 27 | KNO3 | 60 |
7 | 清洗 | 蒸汽热水槽 | — | HCl | 200 |
8 | 回火 | 盐浴炉 | 100 | NaNO3 | 400 |
9 | 清洗 | 蒸汽热水槽 | — | — | — |
10 | 酸洗 | — | — | HCl等 | — |
11 | 喷砂 | — | — | 石英砂 | — |
12 | 防锈 | NaNO2 | |||
13 | 生产人员(名) | 18 | |||
14 | 生产能力/kg | 600 | |||
15 | 耗电量/kW·kg-1 | 17 | |||
16 | 热处理费用/元·kg-1 | 1.82 |
注:盐浴炉脱氧每月用校正剂80kg,价格为10元/kg,还有淬火夹具、劳保用品、办公用品消耗未计入成本。
真空热处理的优