热处理车间课程设计指导书修改稿.docx

1、热处理车间课程设计指导书修改稿专业课程设计热处理车间设计指导书专业：材料科学与工程方向：金属材料一、课程设计目的与任务1设计目的：热处理车间设计是金属材料专业必修设计课程，是应用所学热工基础、热工设备、热处理工艺学、热处理工艺及设备进行设计的课程。通过该专业课程设计，使学生掌握热工设备、热处理设备、热处理工艺及热处理原理等相关知识，培养学生综合应用所学知识的能力。2设计任务：指定需进行热处理的工件类型及年产量，给定工件使用要求，学生根据所学知识设计热处理工艺，选择合适的热处理设备，并确定设备数量。根据设备类型及数量要求进行热处理车间的面积设计及设备布置方式的确定。写出完整专业课程设计报告，绘制

2、工艺流程图及车间布置简图。二、课程设计的基本内容1热处理工艺设计：根据不同工件类型及使用要求，选择合适的预备热处理及后续热处理工艺，绘制工艺流程图。2热处理设备选择：根据热处理工艺要求，选择合适的热处理设备类型，根据工件年处理量确定设备数量。3热处理车间布置设计：根据所确定的热处理设备及数量，结合热处理工艺实施合理性，参照车间设计注意事项，绘制车间布置图。4完成课程设计报告。5绘制车间简图，能够表达出设备布置、工艺流程等信息。三、设计要求1）按质按量按时书写课程设计报告，按照处理工件及热处理工艺要求对热处理设备进行确定、选型、确定台数，并根据工序合理安排车间分布、面积及设备布置情况。写出完整设

3、计报告，具体体现设计原理、计算理论依据，包括：设计任务书、计算书、设备选型、设计结果（包括设备图、设备一览表、计算结果汇总等）、参考资料、设计体会。绘制工艺流程图、设备布置图。2）认真对待设计每个环节，遇到问题及时与指导老师探讨，尽快解决问题。遵守纪律，按时参加设计工作，每日工作时间不少于6学时。四、进度安排教学内容学时地点备注热处理工艺设计基础知识2教室指导教师讲解热处理车间设计基础知识2教室指导教师讲解热处理设备介绍，下达设计任务2教室指导教师讲解设 计34设计室学生自行设计，指导教师指导并答疑五、成绩评定按设计过程情况和设计报告、图纸评定优、良、中、及格、不及格。设计成绩组成：平时设计过

4、程情况占30%，图纸、设计报告占70%。热处理车间设计概述（一）热处理车间及热处理车间设备分类一、车间分类：1预先热处理车间（第一热处理）：毛坯件的热处理。如退火、正火及调质。2工件热处理车间（第二热处理）：机械加工后工件的热处理。单独或与机械加工车间和工具车间合并。3工具热处理车间（或工部）：刀具、量具、模具的热处理。单独或与工具车间合并。4综合热处理车间：上述车间整体或部分合并。各类热处理车间的规模与划分，如表1。表1 热处理车间规模与划分厂类别生产特性规模车间或工部划分工具热处理工部综合热处理车间或工部热处理车间表面热处理工部重型机械厂热处理件比重较大，工艺复杂，单件小批生产2500-3

5、150t以下水压机有有6000t以下水压机有有12000t以下水压机有有冶金、矿山设备厂中型工件，工艺多样，单件小批生产3t锻锤以下有1250t以下水压机及锻锤有有起重运输机器厂热处理件占百分比少，齿轮多，小批生产1t以下锻锤有化工炼油设备厂热处理件占百分比少1t以下锻锤有工程机械厂中型工件，工艺多样，中批生产产量1万吨以下，3t以下锻锤有所在厂房辅助车间内辅助、金工或独立厂房内与粗加工合一厂房或独立厂房金工车间生产线上二、热处理车间设备的分类1主要设备完成主要工序所使用的设备。1）加热设备：各种加热炉、加热装置、接触电热装置、电解液加热装置、火焰加热装置、感应加热装置及热处理自动线等。2）冷

6、却设备：缓冷设备（冷却室、冷却坑及等温或分级淬火用热处理炉）、淬火冷却设备（淬火槽、淬火机、淬火压床）和低温冰箱。2辅助设备完成辅助工序所使用的设备。1）清理与清洗设备：去掉工件热处理后的氧化皮。预先热处理车间：酸洗、清理滚筒、喷丸及喷砂等。工件热处理车间：喷丸、喷砂。工具热处理车间：喷丸。2）校直设备：热处理后弯曲变形的工件，需手动或液压机校直。 小型工件：手动螺旋压床或齿条压床。 中型或大型工件：液压床或机械压床。根据工件的直径和组织状态选校直机的型式，如表2。表2 校直机的型式和生产能力工件直径（mm）校直机压力（t）校直机型式生产能力（个/小时）工件组织状态5-1010-3020-30

7、30-6050-7080-200300-4001-55-2510-3015-5025-6350-100500手动液压液压液压液压液压液压70-9060-8050-7030-4015-2010-151-3调质调质调质调质调质200正火400正、退火3附属设备附属设备是服务于主要设备和辅助设备的，如起重运输设备（电动葫芦、电动单梁起重机、电动双梁式起重机、淬火用起重机以及悬臂起重机等），控制气氛发生装置，油循环冷却装置，燃料储存装置等。另外还有检验设备，如硬度计、砂轮机、切割机、金相显微镜、金相试样制备设备、磁力探伤机以及其它检测设备等。4 设备附图4.1 电阻炉 电阻炉是利用电阻发热体供热的一种

8、炉型，常用的有箱式、井式和台车式三种。（1）箱式电阻炉（如图1所示） 主要靠电热元件的辐射进行加热，炉温一般在1000以下。箱式炉由于其通用性强，可用于碳钢、台金钢件的退火、正火、淬火和回火以及固体渗碳等多种热处理操作。大型电炉还在炉顶、炉膛后壁和炉门上装有电热元件。典型箱式炉其型号和技术规格见表3。图1 箱式电阻炉结构为了减少工件加热时的氧化脱碳，对老型号箱式炉进行改造，在炉上装有通入保护气氛或滴入煤油等液体的进口管和出口气体燃烧管，并且加强炉壳、炉顶、炉门各部分的密封性能，改进后的箱式炉其型号和技术规格见表4。表3 箱式电阻炉型号及技术规范表4 保护气氛箱式电阻炉型号及技术规格（2）箱式电

9、阻炉（如图2所示） 台车炉的特点是加热室(炉膛)固定而炉底可活动。加热室的构造与箱式炉相似。活动炉底是一个台车，台车可沿地面上铺设的轨道靠机械结构拉出炉外，便于装卸工件，减轻工人劳动强度。台车式电阻炉可供大型工件(大型铸锻件及锻模等)的正火、退火、淬火加热及固体渗碳等热处理加热。常用的台车式电阻炉技术规格和型号见表5。（3）井式电阻炉 井式电阻炉适用于需垂直悬挂加热的较长工件。其密封性较好，热效率高，热损失较小，工件进出炉方便，应用极为广泛。国内生产的井式电阻炉有高温井式电阻炉、中温井式电阻炉、低温井式电阻炉和井式气体渗碳炉四种，井式电阻炉的最大功率达1000 kw，炉膛深度达20-30 m。

10、常用的井式炉型号及技术规格见表6。井式电阻炉一般用电阻丝分层绕在四周炉壁上，并分段控温。高温炉也可采用碳硅棒作为电热元件。图2 台车式电阻炉结构1炉门装置；2风扇；3炉壳；4炉衬；5电热元件；6台车7台车接线扳；8台车拖动装置表5 台车式电阻炉型号及技术规格 低温井式电阻炉又称井式回火炉。国内生产的低温井式电阻炉的最高工作温度为650，主要用于淬火工件的回火及有色金属的热处理加热，其构造见图3。 中温井式电阻炉，这种炉型的炉膛通常为圆形或方形截面，深度不等。此炉常分为几个加热区，实行分段控温，以保持整个高度上的温度均匀。使用时可用吊车装卸工件，炉盖可使用砂封、油封等方法严密封闭因而热损失较小，

11、其结构见图4。国内生产的中温井式电阻炉的最高工作温度为950，主要用于轴类工件的退火、正火和淬火加热，高速钢拉刀的淬火预热及回火等。 井式气体渗碳炉，其技术规格见表7，其结构见图5。这种炉子主要用于钢的气体渗碳，也可用以进行气体渗氮、碳氮共渗及重要零件的淬火、退火加热。图 3表6 井式电阻炉型号及技术规格图4图 5（4）可控气氛多用炉 这种炉型是箱式炉的改进型，如图6所示。此炉的炉气成分可进行控制，能满足光亮正火、退火、淬火、渗碳、碳氮共渗等热处理工艺要求，故又称为可控气氛热处理炉。可控气氛是对保护气氛和可控的渗碳(或碳氯共渗)气氛的统称。根据制备原理不同，我国较常使用的可控气氛主要有吸热式气

12、氛、放热式气氛、氨分解(或氨燃烧)气氛，氮基气氛等。4.2 盐浴炉 盐浴炉是利用熔盐作为加热介质的热处理设备，其特点是结构简单，炉温均匀，加热速度快，炉温调整和控制方便，正确操作可避免氧化脱碳，多用于淬火加热。盐浴炉按热源方式可分为内热式和外热式两种。内热式以电极盐浴炉应用最普通，外热式按热源种类不同，分为电热式和燃料加热式两种。（1）外热式坩埚盐浴炉 由盛盐浴的耐热钢制的坩埚和加热坩埚的炉体构成，热源常为电能。坩埚盐浴电阻炉的结构见图7；其型号及技术规格见表8。表7 井式气体渗碳炉型号及技术规格图 6（2）电极盐浴炉 它是在井状炉膛内插入或在炉墙中埋入电极，通以低电压大电流的交流电，借助熔盐

13、的电阻发出热能，使熔盐达到要求的温度，并使熔盐中的工件加热。根据熔盐选择不同，加热温度范围大约为5001350。由于电流通过熔盐时产生强电磁循环，促使熔盐翻腾，因而炉温易均匀，且加热迅速。图8和图9是常见的插入式电极盐炉和埋入式电极盐炉的结构图。其型号及技术规格分别见表9和表10。图 7表8图 8图1-8 表9图9表10 埋入式电极盐浴炉的型号及技术规格 （二） 热处理车间生产纲领的确定一、车间生产纲领的确定车间生产纲领是车间的计划任务，即车间每年应生产的工件重量或件数。车间生产纲领依据全厂生产纲领编制。是决定车间规模合选择设备的依据。根据条件不同，给出的纲领形式也不同，常见的生产纲领分为明显

14、生产纲领和不明显生产纲领。后者又分为隐蔽生产纲领、折合生产纲领、假定生产纲领和推算生产纲领。1明显生产纲领明确给出热处理工件的品种和数量。车间实际生产纲领只需加上生产过程中的损失量即可算出：A车间生产纲领，吨/年或件/年；A0热处理工件计划数量（包括备品、返修品合检查试验用的工件），吨/年或件/年；车间生产损失率（车间返修品或实验用工件），；2隐蔽生产纲领只给出工厂产品的台数，未指定热处理工件的品种和数量。3折合生产纲领只给出一部分产品的品种和数量，其余只给出重量或折合成典型产品的数量。4假定生产纲领和推算生产纲领只给出产品类型和总重量。机修车间、辅助车间的生产任务常不能独立确定，所以它所属的

15、热处理工部的生产纲领，只能依所服务的机床数量及负荷率推算。例如每台机床需要工具或每吨锻件需要锻模数量。表11、表12的数据可供参考。为便于计算，可将车间产品明细及年生产数量列表，如表13。表11 工具、机修车间热处理纲领的计算指标序号项目名称单位工厂类型重型机械厂矿山、通用工程等中型厂年产50150-200100-20050-753推杆式炉这种炉子的作业特点是间歇性的向炉内送入工件进行加热。 G炉子生产率（kg/h）；推料周期（min）； n每次或每一推舟时间内推入料盘数，通常n1； M每盘工件重量（kg）。4输送带式炉G炉子生产率（kg/h）；v输送带运动速度（m/h）；v=l / l输送带的有效长度（m）；工件从入炉到出炉的时间（h）； M输送带每米长装料重量（kg/m）。三、热处理设备需要量及负荷率计算1设备年负