佟曉輝,呂東顯

(中國(guó)熱處理行業(yè)協(xié)會(huì),北京 100044)

為學(xué)習(xí)和交流國(guó)際熱處理先進(jìn)技術(shù),推動(dòng)我國(guó)熱處理行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,中國(guó)熱處理行業(yè)協(xié)會(huì)踐行“帶領(lǐng)行業(yè)走出國(guó)門(mén)”的使命,于2023年6月組織會(huì)員單位管理及技術(shù)人員,赴歐洲參加了德國(guó)杜塞爾多夫國(guó)際熱處理展覽會(huì),訪問(wèn)了國(guó)際知名的歐洲先進(jìn)熱處理裝備制造企業(yè)。此次出訪收獲頗豐,中國(guó)熱處理行業(yè)協(xié)會(huì)將陸續(xù)發(fā)布專題考察報(bào)告,供會(huì)員單位學(xué)習(xí)參考,也期望對(duì)熱處理行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)技術(shù)改造有所幫助。

1 ECM公司概況

6月21日,中國(guó)熱處理行業(yè)協(xié)會(huì)代表團(tuán)一行到訪了位于法國(guó)格勒諾布爾市的ECM集團(tuán)總部。ECM Technologies公司是世界著名的真空設(shè)備制造商,成立于1928年,以創(chuàng)新、技術(shù)、工藝、解決方案和服務(wù)聞名于世。ECM真空爐制造已經(jīng)發(fā)展了50多年,并在世界各地銷售了幾千臺(tái)設(shè)備,包括:ICBP?系列低壓滲碳設(shè)備、真空爐、感應(yīng)爐、沉積爐、光伏和晶體生長(zhǎng)爐以及特別定制爐型。

ECM集團(tuán)目前全球有約600名員工和16家國(guó)際子公司(分布在中國(guó)、印度、新加坡、哈薩克斯坦、美國(guó)、德國(guó)等),年?duì)I業(yè)額超過(guò)1.5億歐元。ECM公司的整個(gè)工程和制造部都在位于法國(guó)格勒諾布爾總部的車間內(nèi)進(jìn)行,包括:1200 m2的辦公室,8000 m2的車間,法國(guó)國(guó)內(nèi)有5個(gè)生產(chǎn)基地,2個(gè)研發(fā)平臺(tái)和冶金實(shí)驗(yàn)室,所有生產(chǎn)進(jìn)程都在內(nèi)部掌握。ECM真空滲碳設(shè)備的國(guó)際市場(chǎng)占有率超過(guò)75%,是世界上目前生產(chǎn)低壓滲碳爐的第一品牌,目前在全球有1600多個(gè)熱處理室/ 400多套ICBP?低壓滲碳生產(chǎn)線。

自1991年以來(lái),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(shè)備概念I(lǐng)CBP?,一直在加強(qiáng)其在這一市場(chǎng)上的領(lǐng)先地位,客戶遍及全球主要汽車、航空航天、通用機(jī)械設(shè)備制造廠商及商業(yè)熱處理供應(yīng)商。使用ECM低壓滲碳設(shè)備的知名汽車廠商有:通用,福特,戴姆勒,菲亞特,日產(chǎn),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(shè)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?tīng)柛?亞新科,新風(fēng)集團(tuán),南岳電控,宇通等;使用ECM低壓滲碳設(shè)備的知名汽車零部件供應(yīng)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(guó)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(gè)低壓真空滲碳爐加熱室,其中僅中國(guó)就占有435個(gè)加熱室,即超過(guò)25%的設(shè)備由中國(guó)客戶購(gòu)買(mǎi)和使用。這一數(shù)據(jù)表明:1)低壓真空滲碳技術(shù)是大勢(shì)所趨,更是未來(lái)滲碳熱處理的技術(shù)發(fā)展方向;2)中國(guó)企業(yè)對(duì)ECM低壓真空滲碳技術(shù)裝備的認(rèn)可度進(jìn)一步提高,促進(jìn)了ECM低壓真空滲碳爐和其Infracarb?低壓滲碳工藝方法在中國(guó)市場(chǎng)的推廣和應(yīng)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(tuán)在華成立獨(dú)資子公司—依西埃姆(北京)工業(yè)爐貿(mào)易有限責(zé)任公司,目前已建立完善的多元化的低壓滲碳爐生產(chǎn)線的銷售及售后服務(wù)管理體系。2021年ECM又在中國(guó)天津市武清開(kāi)發(fā)區(qū)成立獨(dú)資生產(chǎn)制造廠—依西埃姆(天津)機(jī)械設(shè)備有限責(zé)任公司。ECM天津工廠擁有先進(jìn)的設(shè)備、設(shè)計(jì)制造技術(shù)及嚴(yán)格高效的管理體系,并依托法國(guó)ECM集團(tuán)強(qiáng)大的技術(shù)支撐,旨在通過(guò)引進(jìn)法國(guó)ECM 集團(tuán)的ICBP系列低壓真空滲碳設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化,將國(guó)際先進(jìn)的綠色、環(huán)保、節(jié)能的真空滲碳設(shè)備在中國(guó)進(jìn)行生產(chǎn)制造,為我國(guó)熱處理行業(yè)提供技術(shù)先進(jìn)、環(huán)保、節(jié)能的真空熱處理設(shè)備及服務(wù)。

3 ECM低壓真空滲碳爐的爐型

3.1 模塊化生產(chǎn)線爐型Flex

該爐型主要特點(diǎn)是多個(gè)加熱室和淬火室都通過(guò)一個(gè)真空轉(zhuǎn)移通道整合到一起,如圖2所示。生產(chǎn)過(guò)程中零件轉(zhuǎn)移由內(nèi)部料車在真空通道中進(jìn)行,根據(jù)工藝需要,可以在生產(chǎn)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(chǎn)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(shí)加熱室也可以根據(jù)產(chǎn)量的增加逐步擴(kuò)展,以適應(yīng)產(chǎn)能逐步提高的需求。整條生產(chǎn)線和外圍設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行。

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

3.2 模塊化生產(chǎn)線爐型Jumbo

該爐型主要特點(diǎn)是多個(gè)加熱室和淬火室都通過(guò)一個(gè)真空轉(zhuǎn)移小車整合到一起,如圖3所示。真空轉(zhuǎn)移小車和加熱室具有相同的溫度和真空度,生產(chǎn)過(guò)程中零件轉(zhuǎn)移由真空轉(zhuǎn)移小車進(jìn)行,根據(jù)工藝需要,可以在生產(chǎn)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(chǎn)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(shí)加熱室也可以根據(jù)產(chǎn)量的增加逐步擴(kuò)展,以適應(yīng)產(chǎn)能逐步提高的需求。整條生產(chǎn)線和外圍設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行。

3.3 單料盤(pán)爐型Nano

這是一種結(jié)構(gòu)緊湊的低壓真空滲碳設(shè)備,如圖4所示。以單料盤(pán)的方式運(yùn)行,以取代網(wǎng)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(jī)加工設(shè)備整合在一起,與機(jī)器人高度兼容,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)?？梢栽谏a(chǎn)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(chǎn)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(pán)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(hào)列于表1。ECO系列真空滲碳油淬爐可以根據(jù)用戶需要,組成一條全自動(dòng)生產(chǎn)線,以便于設(shè)備的全自動(dòng)運(yùn)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(shù)參數(shù)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(dòng)生產(chǎn)線Fig.6 ECO series vacuum carburizing oil quenching furnace fully automatic production line

3.5 周期式真空滲碳?xì)獯銧tMONO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(hào)見(jiàn)圖7。

圖7 周期式真空滲碳?xì)獯銧tMONOFig.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(shí)產(chǎn)權(quán)的、帶有國(guó)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(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。根據(jù)需求,只需輸入材料原始含碳量、滲碳工藝溫度、滲碳過(guò)程中的零件表面碳濃度以及滲層深度,通過(guò)工藝模擬軟件,能自動(dòng)生成滲碳工藝,實(shí)際零件的檢測(cè)結(jié)果與工藝模擬軟件的模擬結(jié)果高度吻合。真空滲碳工藝模擬設(shè)定條件如圖8所示,真空滲碳工藝模擬結(jié)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(jié)果Table 2 Simulation results of vacuum carburizing process

圖8 真空滲碳工藝模擬設(shè)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(guó)熱處理行業(yè)協(xié)會(huì)代表團(tuán)在訪問(wèn)法國(guó)ECM公司期間,得到依西埃姆(北京)工業(yè)爐貿(mào)易有限責(zé)任公司梁楓總經(jīng)理和熊輝先生的大力協(xié)助,并受到法國(guó)ECM總裁 Laurent PELISSIER 先生、ECM銷售副總裁Yvan TROUILLOT先生、ECM項(xiàng)目總監(jiān)ZHAO Lei女士和ECM市場(chǎng)部經(jīng)理Florian GIRAUDET先生的熱情接待,中國(guó)熱處理行業(yè)協(xié)會(huì)和代表團(tuán)全體成員在此表示衷心的感謝!