新时期金属材料热处理节能新技术探讨.pdf

总第2 11期2023年第8 期行业纵横摘要：热处理技术能够确保金属材料在加工过程中不会因外界因素的影响导致其性能发生改变，但不同热处理技术的能源消耗情况各不相同，要想满足节能需求，需要探寻新型热处理节能技术。鉴于此，重点对激光热处理技术、真空热处理技术、薄层渗透技术、计算机辅助技术及振动时效处理技术进行了系统介绍，并分析了金属材料热处理节能技术要点，以期使热处理技术在得到更好地应用的同时，降低对环境的污染及能源的过度消耗。关键词：新时期；金属材料；热处理节能技术中图分类号：TG1560引言在工业经济高速发展的时代背景下,世界各国对金属材料的需求量不断提高。在应用传统金属材料热处理技术期间依旧存在诸多问题，不仅无法有效控制各种隐患对金属性能或产品质量产生的不利影响，甚至还会显著增加能源消耗，不利于企业经济效益的提升1。为此需要对原有金属材料热处理技术进行改良优化，并重视节能效果的发挥。本文重点对激光热处理技术、真空热处理技术、薄层渗透技术、计算机辅助技术等新型热处理节能技术进行探讨。1激光热处理技术激光热处理技术是当前金属材料处理过程中常用的技术手段之一，实际应用期间需要工作人员利用激光对代加工的金属进行提前加热。相比于传统热处理技术，激光热处理技术具有密度高、穿透性强的优点，能够实现对金属材料由内到外的热处理。应用激光热处理技术时，能够有效强化金属材料表面的硬度及强度，避免金属受到外界压迫而出现形变现象。此外，该技术还能够有效穿透金属的表面，使得金属材料内部结构更加紧密。虽然激光热处理技术具有较好的应用前景，但从实际应用角度来看，应用激光热处理技术时需要严格把控金属材料的温度，技术人员需要根据工艺需求以及相关生产标准开展各项工作。例如，技术人员通过激光对金属材料进行热处理后，需要将金属立刻放到冷水中进行水淬处理，通过上述方式能够在金属表面形成较大的温差效应，有效提高金属材料的硬度。相比于传统热处理技术，依托激光处理技术生产的金属产品在性能参数领域中具有更为显著的优势。此外，激光处理技术的工艺流程十分简单，并不需要投人大量的人力成本以及机械设备资源，同时也能够收稿日期：2 0 2 3-0 3-2 2作者简介：李丁楠（19 8 7 一），男，山东栖霞人，本科，助理工程师，研究方向为金属材料工程、金属材料的制备和加工、热处理以及材料防腐和防护。山西冶金ShanxiMetallurgy新时期金属材料热处理节能新技术探讨李丁楠（兰州信息科技学院，甘肃兰州7 3 0 3 0 0）文献标识码：A有效避免金属材料热处理环节中各种有害污染物的产生,因此,采用激光热处理技术的节能效果明显,具有十分广泛的应用前景。2真空热处理技术真空热处理技术相比于传统热处理技术具有明显的优势,真空热处理技术能够有效避免金属在热处理期间出现表面氧化现象，从而能够有效规避各种风险隐患，减小对金属质量产生的不利影响。真空热处理工艺参数如表1所示。表1真空热处理工艺参数工艺编号镀后除氢工艺参数123在实际生产时，金属在受热过程中会产生一定的化学气体，化学气体在合适的温度条件下会与氧气相结合，发生氧化反应。在不同条件下发生的化学反应会对金属材料的性能产生不同程度的影响,严重时甚至还会造成金属材料产品不符合生产标准的情况，这不仅会严重浪费能源资源，且一旦投入实际生产应用中，甚至还会增加安全隐患的发生概率。真空热处理技术的出现有效解决了这一现实困境，真空热处理技术的最大特点在于能够充分利用无氧环境的介质优势。应用真空热处理技术期间，金属在热处理时处于无氧环境内，能够有效保障金属零件内部不会出现氧化现象。同时该技术还能够有效避免金属材料在热处理期间出现温度流失现象，从而有效地提高了整体工作效率。该技术需要在真空空间内填充惰性气体，利用内部的搅拌风扇装置，通过对流传热的方式确保整个金属受热均匀。技术人员也可利用流量传感器加强对整体系统的数据参数监控，并测量淬火热传导数值。应用真空热处理技术的金属界面点Total 211No.8,2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.08.033文章编号：16 7 2-1152(2 0 2 3)0 8-0 0 8 6-0 2600,6 0 m in300,18 0 m in600,18 0 m in600,3 0 0 m in等温扩散工艺参数2023年第8 期李丁楠：新时期金属材料热处理节能新技术探讨87扫描分析情况如表2 所示。表2 等温扩散(6 0 0,3 0 0 min)界面点扫描分析原子分数/%点扫面位置x(Ti)135.82245.62357.93416.813薄层渗透技术薄层渗透技术也是金属热处理常用技术手段之一，该技术具有流程简单、操作便捷的特点，已经广泛应用于各大企业生产经营活动当中。该技术本质上是一种化学处理手段，工作人员在对金属进行热处理前，首先需要在金属表面涂抹化学物质，这些化学物质能够在热处理期间加快化学反应，以此提高热处理的效率。通过上述方式能够有效减少金属热处理期间的各种能源消耗，提高煤炭或电力资源的利用率，从而达到节能的效果。4计算机辅助技术随着计算机技术以及信息技术的高速发展，计算机辅助技术在金属热处理领域中的融合应用能够进一步提高热处理质量以及效率,并起到良好的节能效果。在金属热处理领域中应用的计算机辅助技术主要以 CAD技术为主。在应用CAD技术时，需要技术人员在虚拟化环境下对金属热处理的各个环节及工艺进行综合分析，同时需要配合基于物联网技术的传感器观察淬火剂及淬火环节等各项工艺环节的运行进程，例如在淬火过程中通过物联网传感器能够掌握金属表面温度及性状等各类参数，并将收集的数据返回到云数据中心平台，再通过数据建模的方式将二维数据信息转化为三维立体模型,或将数据信息转变为图示结构展示在图形界面交互平台当中。此时,技术人员可以结合各性能参数的变化情况下达相关命令，例如为了达到金属热处理节能效果，通过利用控制系统，采用喷雾冷却技术节约大量资源。此外，该技术还可应用在金属热处理节能设计环节当中，例如技术人员通过CAD技术构建三维温度场进行热处理节能模拟设计，在此期间，可灵活选择企业现有的各类耐火材料进行实验分析,再通过数据比对的方式选择节能效果最佳的耐火材料，有效保障了能源的节约效果。5振动时效处理技术金属热处理期间会产生残余应力，对自身结构的稳定性产生严重影响。振动时效处理技术能够有效消除金属材料在热处理期间产生的残余应力，从而避免材料出现变形现象。传统时效技术通常会采用热处理炉设备，虽然能够有效提高处理质量以及处理效果，但所消耗的资金成本相对较高，不利于节能。在科学物相x(cu)58.6482.634.9.8635.81技术高速发展的今天，依托振动时效处理技术能够有CuTiz效提高节能效果。该技术的应用原理为多谐波共振原CuTi理，通过多谐振动电脑控制设备能够有效起到节约电Cu.Ti3力资源的效果。有关实验显示，依托振动时效处理技BCu.Tis术对金属进行热处理相比于传统技术,可节约的电能高达40%左右,并且该金属材料的硬度也得到了不同程度的提升。由此表明,振动时效处理技术既能够起到节能效果,又能够有效改善金属材料的性能,有较好的应用前景。6金属材料热处理节能技术要点分析6.1合理利用炉衬材料炉衬材料也是影响金属材料热处理节能效率的重要因素，在金属热处理过程中，工作人员通常会利用电阻炉进行预热处理。然而电阻炉无法完全散发热量，会造成一些能源资源的损耗 3 。因此需要选择合适的炉衬材料以改善原有散热情况，例如选择耐火性较好的材料，以提高隔绝温度的有效性。同时也需要注重炉衬材料的保温效果，尤其是在耐火砖的交界处，只有确保炉衬材料具有较高的外表温度控制水平，才能够起到节能的效果。6.2控制加工过程温度金属热处理期间，需要技术人员对温度升高的原因进行综合分析，对不合理的温度变化进行宏观调控。例如：随着处理时间的提高，倘若因设备运行速率导致表面温度升高，则需要及时用冷水对设备表面进行降温处理；倘若某些设备因表面摩擦力过大而产生大量热量，使得设备零件出现形变，提高了报损率，则需要及时对其进行打磨修处理。7结语选用合适的金属材料热处理技术是推动我国社会经济发展的重要途径。为进一步落实可持续发展理念，需要对原有金属材料热处理技术进行优化分析，通过应用多种新型热处理节能技术,有效地提高了金属材料处理效率，提升了处理质量，同时也降低了对环境的污染，减少了能源的过度消耗。参考文献1王跃，董凯，焦亮亮，等.金属材料热处理节能新技术及应用分析J.建筑技术研究,2 0 2 1,4(3:6 0-6 1.2 潘子民,我国金属热处理技术发展问题分析及对策研究 J.热加工工艺,2 0 2 2,51(10)：8-13.3赵帅朋.新时期金属材料热处理节能新技术 J.黑龙江冶金，2021,41(5):105-106.（编辑：武倩倩）（下转第9 0 页）山西冶金90E-mail:第46 卷容易出现裂纹等缺陷。流钻螺钉(FDS)连接是具有特定螺纹的螺钉,在纵向载荷和旋转载荷的作用下，通过对钢板进行软化、刺穿后,进行自攻螺纹并拧紧形成接头的一种连接方式。FDS技术因具备无需开孔、可单面连接、可连接多种异质材料、便于拆装维修等特点得到广泛应用，尤其是在全铝和钢铝混杂的车身上，FDS主要用于具有封闭空间的铝合金零部件之间的连接，如铝合金的前部纵向梁与减振器的基座,以及铝合金的座位横向梁和门槛梁、中通道等零部件之间的连接。高速射钉铆接连接是一种使特殊螺纹的螺钉在压缩空气的压力下，以2 0 40 m/s的速度穿透钢板材,从而与板材啮合形成接头的连接方法。高速射钉铆接工艺的特点是可以单面连接、无需预制孔，连接效率高，但也存在联接噪音较大、生产费用高等劣势。另外，由于连接点存在着很大的变形，会对零件的装配精度和表面质量造成一定影响。3胶黏剂连接由于胶粘剂连接技术工艺简单、应力分布均匀、适用材料广、密封性能好、抗疲劳性能好等优点，在整车制造中得到了广泛应用。胶黏剂在汽车中的应用主要包括两个方面，一方面可实现异种材料的连接，解决异种材料连接上的局限性，另一方面也可用于车身补强,采用结构胶连接可以有效提升整车NVH性能，Research on Connection Technology of Lightweight Materials for Automobile BodyLi Chuanqi,Lu Changguo,Wang Mantong,Wang Shuo,Zhou Yang,Li Yongjie,Li YunjieAbstract:With the development of lightweight materials for car bodies,multi material connection technology,as a key technology in theautomotive manufacturing industry,needs to be studied from the perspectives of new processes,materials,and methods for connection.Byintroducing common connection technologies of lightweight materials for car bodies,and considering the particularity of composite materialsand different body structures,selecting appropriate connection methods,this provides a certain reference for the research of multi materialcarbody connection technology.Key words:vehicle body;lightweight materials;connection technology(上接第 8 7 页）Discussion on New Energy Saving Technologies for Heat Treatment of Metal Materials in the(Lanzhou Institute of Information Technology,Lanzhou Gansu 730300,China)Abstract:Heat treatment technology can ensure that metal materials will not change their performance due to external factors during theprocessing process.However,the energy consumption of diferent heat treatment technologies varies.To meet energy-saving needs,it isnecessary to explore new heat treatment energy-saving technologies.In view of this,a systematic introduction was focused on laser heattreatment technology,vacum heat treatment technology,thin layer penetration technology,computer-aided technology,and vibration agingtreatment technology.The key points of energy-saving technology for metal material heat treatment were analyzed,in order to better applyheat treatment technology while reducing environmental pollution and excessive energy consumption.Key words:New Era;metal materials;energy saving technology for heat treatment同时当汽车受外力撞击时,还可以起到很好的缓冲与吸能作用。胶接面的失效模式是评价胶接性能的一个重要方向。胶粘剂连接的破坏方式主要包括界面破坏、内聚破坏、混合破坏和基材破坏。在胶接面存在其他失效模式时,应针对失效模式的成因进行分析，并加以改善。为了避免胶接出现提前剥离的情况,胶粘剂连接会与其他连接方式相结合，如胶焊混合链接、胶铆混合连接和胶螺混合连接等。4结语通过研究分析，在汽车轻量化复合材料连接工艺中,因为复合材料自身的特殊性,在车身结构的不同的情况下应采用不同的复合材料及合适的连接方式，从而提高汽车制造的质量。参考文献1韩立军.汽车车身激光焊接技术发展与应用 J.电焊机，2 0 2 0,50(7):64-73.2 余啸.激光一电弧复合焊7 0 7 5-T6铝合金接头软化行为研究 D.合肥：合肥工业大学，2 0 13.3王娜.汽车轻量化车身材料连接工艺研究 J.内燃机与配件，2022(8):37-39.4施子音.车身零部件铝合金及钢铝混合连接工艺应用探讨 J.中国高新技术企业，2 0 16（18）：46-48.5陆建邦,李贺强,王崇,新能源汽车车身材料及连接工艺概述 J.汽车工艺师,2 0 18(8)：54-56.(编辑：杨光辉）(Yingkou Institute of Technology,Yingkou Liaoning 115001,China)New EraLiDingnan