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近些年來,人們環保意識日漸增強,加大了對能源消耗及環境保護的關注力度,且國家加強對工業領域的監督及管理,避免以犧牲環境及能源獲得經濟效益。但是在工業發展過程中,對于金屬材料的熱處理,是金屬材料加工的重要技術,占據整個金屬材料加工的40%,對我國生態環境構成了極大威脅,且耗能過高。對該項技術節能處理的研究迫在眉睫,在推進熱處理行業持續發展等方面具有積極意義。
1現階段,金屬材料熱處理生產現狀分析
所謂熱處理,是指將金屬工件放置在特定介質當中,進行加熱、保溫及冷卻等處理,通過改變金屬表面及其內部結構,達到控制其性能的一種新型工藝和方法。自改革開放以來,我國機械制造行業發展取得了顯著成效,在國民生產總值中的占比也呈現上升趨勢,與此同時,為熱處理行業帶來了前所未有的發展機遇。據相關數據調查顯示,現階段,我國各類金屬熱處理企業數量高達20000多家,工人數量有450000多,其耗能占據全國總耗能的30%,是工業耗能中最高的產業。可見,加強對金屬材料熱處理生產的關注十分必要。相比較國外發達國家來看,在同等耗能下,國外產品生產量卻是我國的六倍之多。雖然我國總量大,但是在利用率方面卻與之相差甚遠。產生差距的主要原因在于我國技術水平低,缺少專業的技術人才,難以將科學技術轉化為生產力。經過深入調查和研究,不難發現我國金屬材料熱處理過程中,設備利用率僅為30%,效果并不樂觀,在此基礎上的熱處理,浪費情況更是十分驚人。不但如此,熱處理設備過于落后也成為耗能高的重要原因之一。因此缺少先進的、節能化熱處理生產技術,將在一定程度上阻礙熱處理行業進一步發展,有效突破這一短板迫在眉睫。
2金屬材料熱處理節能技術的應用
現階段,隨著技術逐漸在熱處理中的滲透,形成了多種節能技術,并在具體應用中取得了顯著成效,減少能耗的同時,實現對生態環境的保護,具體如下:
2.1激光熱處理的應用所謂激光熱處理技術,是指利用高功率密度的激光,促使金屬材料達到硬化目標。即便是合金金屬材料,借助激光,也能夠對其表面改性進行相應處理,促使材料原有性能發生變化。激光具有強穿透力等優勢,在金屬加熱過程中,當加熱的溫度低于熔點時,金屬材料的表面將會產生奧氏體化,及時進行急速自冷淬火,能夠迅速提高金屬表面相變硬度。當金屬材料受到激光照射后,其密度、硬度等均會得到一定提升,激光淬火能夠促使金屬材料的殘余壓應力達到4000之多,進而增強材料耐疲勞性能。此外,激光淬火技術還能夠根據需要進行局部淬火處理,并兼顧遠距離信息的傳輸,通過電腦編程等技術提高熱處理效率,實現工業自動化生產目標。
2.2真空熱處理的應用真空熱處理技術是熱處理工藝發展成熟的產物,是指在真空環境下,對金屬材料進行熱處理,在處理完成后再進行高壓氣淬處理的過程。在應用中,該項技術的突出優勢表現在能源利用率高。就當前科技發展水平來看,雖然無法達到完全真空狀態,但是只要壓強在10Pa以下,該項技術仍然能夠發揮積極效果。與此同時,基于此種環境,金屬材料表面處理技術還不會對金屬自身性能構成消極影響,且保持材料具有較為理想的清潔度。目前,該項技術在熱處理企業生產過程中得到了廣泛推廣。
2.3化學薄層滲透技術的應用作為應用最為廣泛的技術,化學薄層熱處理滲入技術的應用實現了技術上的突破,打破了人們傳統觀念。由于多數熱處理技術耗時較長、且耗能過大,會對環境產生一定污染。而該項技術的實施能夠在同樣的條件下,節省30%以上的電能。如針對自行車生產領域而言,隨著需求的增加,鋼球用量也隨之增多,而利用該項技術,能夠提高鋼球生產率,且減少對甲醇等資源的消耗,在幫助企業實現經濟效益最大化目標等方面發揮著積極作用。
2.4熱處理CAD技術的應用實踐中,該項技術主要是將計算機模擬技術作為主要手段,對熱處理的工作流程進行研究和系統化設計。相對而言,熱處理屬于工業領域中資源消費密集型產業,對其進行節能處理是實現其可持續發展的重中之重。而CAD技術具有噴淋、噴霧冷卻等功能,對于淬火等工藝的實施具有積極意義。目前,該項技術已經被業界公認為綠色、節能技術,得到了社會的認可。
2.5振動時效處理技術的應用受到工作環境等諸多因素的影響,對金屬材料熱處理后,材料表面會出現細小的裂紋、熱殘余應力等情況,無法滿足客戶要求,需要返工重新制作,而這一過程,勢必會再次增加耗能,與節能初衷相悖。為了提高金屬材料加工質量,可以采取振動時效處理技術,實現對經過熱處理加工的材料進行再次優化和完善,避免裂紋或者熱殘余應力不良現象的出現。另外該項技術在應用中,相比較傳統技術能夠節省40%左右的電能,并在一定程度上提高了金屬材料的韌性。
2.6形變熱處理技術的應用該項技術的實施,主要是對溫度濕度、時間及外力三要素進行熱處理,兼顧材料形變與熱處理兩方面工作,促使工件能夠具有較強的韌性,延長其使用壽命。該項技術借助材料形變時產生熱能,達到節能目標。特別是針對鋼材來說,通過該項技術的處理,能夠增強鋼材的強度。
3結論
根據上文所述,基于可持續發展理念下,積極推廣金屬材料熱處理節能技術,在提高生產效率、降低能源消耗等方面占據至關重要的位置。因此在熱處理企業發展過程中,要轉變傳統觀念,樹立節能、環保理念,結合企業實際情況,合理引入熱處理節能技術,減少企業能源消耗的同時,提高企業經濟效益。同時還應加強對技術的研究力度,促使傳統技術與現代技術的有機整合,不斷提高技術水平,促使科學技術轉化為生產力,從而推進熱處理行業走向無污染、可持續發展道路。
作者:酉芳敏 單位:常德煙草機械有限責任公司