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赴日考查纪实:它山之石 可以攻玉

2013-06-08   金属加工在线单位:安徽嘉龙锋钢刀具有限公司作者:赵步青 胡明

  2013年3月20~23日,笔者应邀去日本对具有120多年刀具制造历史的A公司进行考查访问,受到日方非常热烈的欢迎与盛情款待。接待现场悬挂着中华人民共和国和日本两国国旗。据说嘉龙公司是参观A公司刀具生产现场的第一位国外同行。深感欣慰的是日方有问必答,A公司有几个分公司,每个角落都可以参观,似乎对我们完全开放,所以看到的、听到的东西比较多,纪实给国内同仁参考,希望从中汲取有益的成分,洋为中用,为提高我国工具制造水平尽点绵薄之力,不妥之处请斧正。

  1. 盐浴热处理

  A公司座落在日本宫城县仙台市内,离东京约300km。该公司主要生产各种各样的机械刀片,最长的有5m多。机械刀片用于加工木材、纸张、皮革、橡胶、塑料、胶合板、刨花板、人造板及布匹等非金属材料。刀刃用材主要有高速钢、硬质合金、合金工具钢。热处理加热炉有盐浴炉、真空炉、箱式多用炉、大型保护气氛炉及大型气体渗碳炉等。

  在现场正在生产的有两套盐浴炉:一套为Cr12MoV钢刀具淬火线,另一套为高速钢或基体钢淬火线。

  (1)Cr12MoV钢刀具(大而薄的圆锯片等)生产线上有3台设备:①预热炉盐浴成分为BaC12+NaC1,指示温度为810℃。②加热炉为100%BaC12,加热温度为1020~1030℃。③冷却炉为KNO3+NaNO2,指示温度为220℃。

  盐浴炉为半埋半插式,均为三相;热电偶直接插在炉内测温,控温为数显记录仪。

  Cr12MoV钢圆锯片经220℃等温淬火后立即压平,装夹具进筐回火,回火在硝盐中进行,回火温度180~200℃。

  (2)高速钢及基体钢刀具盐浴生产线有6台设备:①烘干电阻炉,其烘干温度500~600℃,烘时为加热时两倍。②预热炉,盐浴成分为BaC12+NaC1,指示温度850℃;单炉双板预热,有吊机,但现场操作为手工。③加热炉,盐浴成分为100%BaC12,M2钢淬火加热温度为1215~1220℃,不看金相,车间内没有金相室,只有洛氏硬度计。④冷却炉,盐浴成分为BaC12、CaC12、SrC12,据说熔点为430℃,使用温度为480~550℃。分级时间同高温加热时间。⑤等温炉,为KNO3、NaNO2混合盐,等温温度240~280℃,等温时间0.5~2h。等温后立即去渣,洗净后室温下校直。校直好的产品立即上夹具夹持回火。⑥回火炉为100%硝盐浴,回火温度550~580℃。因为机械刀片不要求太高的硬度,所以回火温度相对偏高。

  盐浴电极也为半埋半插式,电极只有一个面在盐浴中。变压器为干式盐炉变压器,风冷。盐浴温度测定不用辐射高温计,也不用辐射感温器,而是用热电偶直接测量,数显自动记录,到时报警。热电偶插在炉浴内直接测温准确度较高,产品热处理质量稳定性高。

  据说,日本有些高速钢刀具回火配方有SrC12+K2CO3,另加KOH脱氧剂。详细情况无法考证。

  日本热处理炉前锉刀检查淬火硬度及脱碳方法借得借鉴。淬火首件用锉刀锉硬度可以判断淬火质量,若硬度太高,说明淬火温度低,反之温度高。锉得硬度适合(比如62~63HRC),则说明淬火正确。用三角锉刀锉淬火件表面,视锉痕的深浅,估算盐浴是否脱碳。上述必须有丰富临场经验的操作者完成,一般人难以实施。

  2. 真空热处理

  尺小比较小而且又不易变形的工具放在真空炉处理。真空处理件不太多。

  3. 大型可控气氛热处理

  此炉为该公司自行设计的专用炉,主要用于钎焊的长刀片的钎焊→加热→淬火的复合热处理,辊动传递全长18m,设备总功率460kW,最高加热温度1300℃,装炉量1.6t左右。在淬火温度下保温15~20min,属快速加热工艺。微机控温,自动打印。炉内充氮保护。淬火冷却也充液氮,如系高速钢刀刃,冷至600℃出炉空冷。

  回火炉也是自行设计的专用炉,回火温度根据刀刃材料和要求的硬度而定,一般在460~600℃之间波动。

  4. 箱式多用炉

  参观时箱式多用炉正在工作,炉中产品为Cr12MoV钢圆锯片或切刀,尺寸φ100~φ120mm,厚度3~5mm,加热温度为1020℃,淬火冷却介质为150℃左右的硝盐。

  回火在硝盐槽中进行,从现场可以发现,日本工具行业,硝盐应用十分普遍。

  5. 大型井式渗碳炉

  该公司有几台大型井式渗碳炉,深度6.5m,渗剂为甲醇+丙酮。此类炉主要用于机床导轨的渗碳。导轨截面尺寸(60~80)mm×(80~100)mm,导轨长度4~6m,渗碳厚度2mm左右。渗碳结束后降温淬火,低温回火,硬度要求56~62HRC。

  该公司有很强的机床制造能力,大部分自制,根据刀片加工特点,专机精造也许是他们百年长盛不衰、保持旺盛竞争力的因素之一吧。

  6. 高温压轧镶接淬火炉

  部分旋切刀和刨切刀是用镶接法成形的。即把刃钢和Q235钢刀体加热至锻造温度,然后压轧至规定尺寸,空冷至室温,然后装箱退火。此类刃钢基本上是低中合金钢,退火温度810~830℃,保温3h左右,炉冷至550℃出炉空冷。

  淬火炉是不带保护气氛的,普通密封箱式炉加热保温后直接淬水,水温是严格控制的,水中有无添加剂不得而知。笔者估计水中不会添加其他药剂,就是流动的大水槽,严格控制出水的温度是核心技术,节能环保,此项技术反映出该企业的实力。

  7. 变形校直设备

  不管是大而薄的圆锯片还是扁薄特长的刀片,均采用液压机床校正,而不像国内有的同行用手工校正,合格程度凭操作工目测,他们校正技术娴熟,水平很高。

  8. 热处理环保

  减少和避免热处理对环境污染的措施有预防和治理两部分,日本人做到了。Cr12MoV钢大刀片淬油现场是先起火、后冒烟,几秒后烟火全无,车间内也无油味;低中合金钢刀片淬水(压轧刀片生产线)当然无污染;对于热处理车间产生的废水经治理达标排放,废气湿吸附处理,废渣集中送政府专门机构处理。搞好环境治理是人们的自觉行动。

  9. 定期质量、安全、生产检查制度

  日本厂矿企业的行政管理机构有三部分:股东会、董事会、监察会。股东大会是权力机构,董事会是聘用执行机构,监察会由政府派出,负责企业审计、监督、评估,它虽不是权力机构,但它掌握董事会的生死大权。每周五下午组织各方面人士(7~8人)深入生产现场每一个角落,按公司有关规定打分,重点突出安全质量,做到防患于未然,把问题消灭在萌芽状态。评判结果在公司内参上公布,若连续几次被点名,该单位领导就该走人了,一切凭数据说话,能者上,庸者下。

  10. 高效、精密、清洁生产

  日本此行主要是考查机械刀片热处理技术,也看到机械加工其他技术,简单可概括为六个字:高效、精密、清洁。

  高速钢圆据片下料不需要冲床而是用激光、等离子切割。φ120mm×3mm规格3~4s切割一个,淬火、回火后上数控磨床,磨平面、内孔、刀刃均在同一台专用机床上进行,一个操作工同时操作10~11台机床,自动上下料,砂轮钝了自动修磨。不管是切割还是磨削,精度非常高,散差极小。

  磨削液没有气味,无飞溅现象,不管走到哪个生产现场,都很干净(只要进车间,全穿皮拖鞋参观),给人以很舒适愉快的感觉。

  像龙门刨、大的平面磨、车床、铣床均为数控,一人操作多台设备是普遍现象,这是高效生产的真正内涵,设备先进了,人的素质水平也要跟上。

  11. 思考与总结

  技术无国界,日本的月亮不比中国的月亮圆,它山之石可以攻玉。总体来说,日本的机械刀片制造技术比中国要高,但在某些具体的环节上,嘉龙要胜过日本,比如钎焊-保护气氛热处理复合技术、马氏体相变超塑性校直技术、整体高速钢刀片局部表面淬火技术等为核心竞争力技术,令日本同行赞叹,因此邀请我们参观访问,学术交流,并签订了互利共赢经济技术合作协议。考查虽只有短短的几天,但收获颇丰,有些事终身难忘。

  (1)我们所参观的几家工厂均无围墙、大门、警卫。这样刀具生产成本大大下降,全员劳动生产力也高。

  (2)环境保护好。青山绿水、蓝天白云名不虚传。人与自然和谐相处共同发展。既要金山银山,更要绿水青山。

  (3)高速钢刀具淬火炉前不看金相。此工作在钢材生产环节进行,钢厂有钢材质保书,有制作不同刀具的推荐工艺。工具厂根据自己的具体刀具,与钢厂签订钢材供销协议,只要严格而准确地控制好温度,金相肯定合格,刀具寿命高且稳定。据了解他们只向日本著名的大同、不二越两大钢铁公司订购钢材。

  (4)个性化用材、个性化的热处理工艺。在现场看到,同样的刀加工不同的材料,选用的钢材是不一样的,同为M2钢制作不同的刀具热处理工艺也不一样,个性化的热处理非常突出。根据刀具的服役状态,大体上可分两大类,即连续切削和间断切削。连续切削刀具硬度高,用料特别讲究,甚至选硬质合金、粉末高速钢、高性能高速钢。而间断切削突出韧性,淬火温度相对低些,硬度也低点。

  (5)科研为生产服务。工厂都有较强的研发能力,有技术部、有研究所。科学试验都在这里进行。比如淬火金相抽查、冲击试验、抗磨损试验等,他们把试验的数据及时通报给生产车间,做到出厂的产品心中有数。产品失效分析也由研究所承担,此外,他们广泛搜集客户信息反馈资料,新材料、新产品开发也是由研究所牵头,与生产车间共同完成。研发人员虽然不多,但个个都是精兵强将。

  以上是我们赴日所见所闻,错误和偏漏在所难免,不妥之处,请批评指正。

关键词:热处理,刀具,炉, | 作者 :

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