沈慶通

　　沈慶通：教授級(jí)高工。20世紀(jì)50年代任一汽高頻室底盤工場(chǎng)主管工藝師，后調(diào)拖拉機(jī)廠參與我國臺(tái)東方紅拖拉機(jī)感應(yīng)淬火零件的工藝與裝備調(diào)試，任高頻室主任。90年代后任洛陽升華感應(yīng)加熱公司總工程師、技術(shù)總監(jiān)。曾任全國感應(yīng)加熱技術(shù)委員會(huì)委員，中國熱協(xié)工藝裝備委員會(huì)委員。
 

　　感應(yīng)熱處理是熱處理工藝中的新星，我國60多年來在機(jī)械、冶金、鐵路及船舶等制造行業(yè)發(fā)展迅猛，在我國面臨創(chuàng)新階段，作為感應(yīng)熱處理行業(yè)的一名老兵，愿意與大家交流我國感應(yīng)熱處理六十多年來的發(fā)展?fàn)顩r，提供一些參考文獻(xiàn)，并且提出一些期望。 

　　1.起步階段
　　20世紀(jì)50年代初，是我國感應(yīng)熱處理技術(shù)的萌芽時(shí)期，當(dāng)時(shí)感應(yīng)熱處理叫做“高頻電流淬火”或“高周波淬火”，戴著一層神秘的面紗。高頻淬火的物理、金屬性能、相變與工藝原理均來自前蘇聯(lián)，正是前蘇聯(lián)技術(shù)沈慶通：教授級(jí)高工。20世紀(jì)50年代任一汽高頻室底盤工場(chǎng)主管工藝師，后調(diào)拖拉機(jī)廠參與我國臺(tái)東方紅拖拉機(jī)感應(yīng)淬火零件的工藝與裝備調(diào)試，任高頻室主任。90年代后任洛陽升華感應(yīng)加熱公司總工程師、技術(shù)總監(jiān)。曾任全國感應(yīng)加熱技術(shù)委員會(huì)委員，中國熱協(xié)工藝裝備委員會(huì)委員。援助156項(xiàng)目中的高中頻淬火零件的工藝與裝備，奠定了該技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)。
　　當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)的高頻電流技術(shù)研究院、斯大林汽車廠、哈爾科夫拖拉機(jī)廠及許多機(jī)床制造廠均對(duì)中國項(xiàng)目提供了感應(yīng)加熱成套裝置、加工件工藝卡、工裝圖樣、工段設(shè)計(jì)等許多資料，當(dāng)時(shí)發(fā)行的《部屬各廠感應(yīng)加熱技術(shù)文件》可直接指導(dǎo)工廠正確選用電流頻率與裝備，使我國感應(yīng)熱處理技術(shù)能從一個(gè)較高的起點(diǎn)出發(fā)。記得當(dāng)時(shí)有人參觀莫斯科的斯大林汽車廠，蘇聯(lián)人自豪地說：先進(jìn)的汽車廠在遠(yuǎn)東，而1964年農(nóng)機(jī)部在洛陽舉辦“曲軸連桿”會(huì)議時(shí)，代表們參觀拖拉機(jī)廠的許多感應(yīng)淬火生產(chǎn)線后，曾感嘆此次參觀等于去了一次蘇聯(lián)。
　　前蘇聯(lián)在1936年前后即由沃羅格金院士研發(fā)了中頻電源及曲軸頸感應(yīng)淬火技術(shù)，二戰(zhàn)中感應(yīng)淬火技術(shù)應(yīng)用于軍工裝備制造，其著作《表面感應(yīng)淬火》（見圖1）在1947年即在前蘇聯(lián)出版。

圖1　表面感應(yīng)淬火原著

　　1939、1940年俄“金屬工業(yè)通報(bào)”上發(fā)表了多篇金屬及曲軸頸感應(yīng)淬火文章，其后沃羅格金В.П.ВОЛОГДИН與他的同事及后繼者吉金И.Н.КИДЕН、洛津斯基М.Г.ЛОЗИНСКИЙ、舍皮里可夫斯基К.З.ШЕПЕЛЯКОВСКИЙ、雷斯金С.Е.РЫСКИН、斯路亳茨基А.Е.СЛΥХОЦКИЙ、高洛文Г.Ф.ГОЛОВИН等相繼在感應(yīng)加熱相變理論、快速加熱工藝、工裝設(shè)備等方面，出版了許多著作，較通俗的著作就有15本，為普及感應(yīng)淬火、透熱、熔化、介質(zhì)加熱等技術(shù)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。
　　1956年一機(jī)部即在上海綜合研究所舉辦了“高頻訓(xùn)練班”，由前蘇聯(lián)高頻電流科學(xué)研究院И.П.ДАШКЕВИЧ達(dá)許凱維奇任教，講義共10章，40多人參加培訓(xùn)。
　　鑒于感應(yīng)加熱書籍的缺乏，1957年我將借到的三本蘇聯(lián)感應(yīng)淬火經(jīng)典著作（見圖2）交出版社影?。ǜ鹘?00冊(cè)），1958年上半年新華書店發(fā)行，供同行學(xué)習(xí)參考。作者分別是沃羅格金、舍彼里可夫斯基與洛津斯基，其著作已為國人所熟悉，洛津斯基這本著作也早已由王東升譯為中文。

圖2　三本感應(yīng)淬火經(jīng)典原著

　　當(dāng)時(shí)（1956年）一汽感應(yīng)淬火先進(jìn)技術(shù)：
　?。?）一臺(tái)中頻發(fā)電機(jī)同時(shí)供電給生產(chǎn)線不同位置的多個(gè)淬火臺(tái)同時(shí)交替工作，如圖3所示。

 

圖3　一臺(tái)中頻發(fā)電機(jī)供給4臺(tái)淬火機(jī)交替工作

　?。?）曲軸頸半自動(dòng)淬火機(jī)并采用自回火工藝，節(jié)省了回火工藝、電能與裝備。
　　（3）銷子類零件在帶夾具的感應(yīng)器上進(jìn)行大量生產(chǎn)（見圖4），只配置淬火臺(tái)，不需淬火機(jī)床，能大量生產(chǎn)。

 

圖4　帶夾具的銷子淬火感應(yīng)器

　?。?）單個(gè)感應(yīng)器同時(shí)加熱7個(gè)制動(dòng)蹄片平面，如圖5所示。

圖5　一次加熱7個(gè)制動(dòng)蹄片的中頻感應(yīng)器

　　而一拖的感應(yīng)淬火裝置則有：
　　（1）全自動(dòng)的履帶板銷淬火機(jī)床，只需往料斗放入成捆的履帶銷后，工件會(huì)自動(dòng)進(jìn)行掃描淬火，100kW中頻電源生產(chǎn)φ22mm×430mm銷子180件/時(shí)。
　?。?）雙工位氣缸套淬火機(jī)床交替工作每小時(shí)生產(chǎn)φ125mm×292mm內(nèi)孔淬火件90個(gè)，工頻缸套回火機(jī)三工位同時(shí)加熱，180°倒轉(zhuǎn)裝卸料，生產(chǎn)率達(dá)180件/時(shí)。這一20世紀(jì)50年代的缸套感應(yīng)淬火、回火裝置及內(nèi)孔淬火感應(yīng)器的設(shè)計(jì)，比21世紀(jì)初歐洲某感應(yīng)加熱公司的同類產(chǎn)品還要先進(jìn)。
　?。?）高頻感應(yīng)器快換夾頭更具有導(dǎo)電板損耗小、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)，至今仍在應(yīng)用。
　　（4）銷子進(jìn)給采用磁性滾輪防止工件滑移，也具有獨(dú)創(chuàng)性。
　　一汽的帶夾具感應(yīng)器用于大量生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)未能普及的原因是一汽采用375V中頻供電，感應(yīng)器單匝時(shí)阻抗小，現(xiàn)在的中頻電源采用750V電壓，如果改用三匝的感應(yīng)器就能推廣應(yīng)用。三匝串聯(lián)感應(yīng)器如圖6所示。

圖6　三匝串聯(lián)感應(yīng)器

　　2.自力更生發(fā)展階段
　　1960年后，前蘇聯(lián)停止援助，當(dāng)時(shí)二汽的建設(shè)完全是自力更生，30多套感應(yīng)加熱裝置是由國內(nèi)設(shè)計(jì)院、一汽高頻室、湘潭電機(jī)廠等共同完成，鄂城通用機(jī)械廠承擔(dān)了大部分淬火裝置的制造，國內(nèi)天津廣播器材廠、北京廣播器材廠能提供真空管式高頻電源，湘潭電機(jī)廠與錦州電機(jī)廠提供中頻機(jī)式發(fā)電機(jī)，上海機(jī)械廠等自己設(shè)計(jì)液壓式通用淬火機(jī)，天津第九機(jī)床廠、廣州越秀汽配三廠、無錫電爐廠等相繼開發(fā)了我國自行設(shè)計(jì)的淬火機(jī)床產(chǎn)品，一機(jī)部第六設(shè)計(jì)院曾匯總成淬火機(jī)床圖冊(cè)，達(dá)30多種產(chǎn)品。此階段上海變壓器廠及湘潭電機(jī)廠研發(fā)了中頻淬火變壓器產(chǎn)品，上海電纜廠研發(fā)了鋁芯中頻同軸電力電纜，供應(yīng)二汽應(yīng)用。
　　3.技術(shù)引進(jìn)階段

　　改革開放后，國人走出國門考察歐美相關(guān)技術(shù)，進(jìn)口了德國、美國、日本、意大利、英國、比利時(shí)、法國等的感應(yīng)加熱裝備，電源以可控硅及晶體管電源取代了機(jī)式中頻發(fā)電機(jī)，淬火機(jī)床則如曲軸頸淬火改用旋轉(zhuǎn)加熱技術(shù)，軸類淬火推廣了臺(tái)階淬硬層連續(xù)的一次淬火法（一汽、東汽等均已應(yīng)用），如圖7所示。

圖7　一次加熱淬火使階梯軸淬硬層得到連續(xù)

　　各種半自動(dòng)淬火裝置具有各國風(fēng)格，其特點(diǎn)是高效、可靠、先進(jìn)、多功能與美觀，為行業(yè)研發(fā)產(chǎn)品提供借鑒。

　　但此階段大量進(jìn)口裝備的缺點(diǎn)是重復(fù)進(jìn)口多，硬件多，生產(chǎn)單位進(jìn)口多，制造廠進(jìn)口少，外商知道其產(chǎn)品銷售到中國哪幾個(gè)廠，而國人反而不清楚，多次重復(fù)進(jìn)口。

　　重慶一個(gè)廠20世紀(jì)60年代從德國進(jìn)口了一套曲軸頸淬火裝置，90年代再一次進(jìn)口這種裝置，如果是進(jìn)口技術(shù)圖樣我們就有自制能力。另外，國內(nèi)感應(yīng)加熱制造廠極少具有進(jìn)口國外樣機(jī)的財(cái)力，導(dǎo)致借鑒新技術(shù)失分困難。

　　4.自主創(chuàng)新階段

　　2000年后，我國感應(yīng)加熱技術(shù)進(jìn)入自主創(chuàng)新階段，大量感應(yīng)加熱電源廠、成套設(shè)備廠、配件廠、附件廠如雨后春筍拔地而起，通過行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)品質(zhì)量高、信譽(yù)好的企業(yè)立住了腳跟，反之逐步被淘汰。

　　現(xiàn)在我國感應(yīng)加熱工藝與裝備如電源、機(jī)床、鋼軌淬火線等不但銷往東南亞國家，也有銷往工業(yè)發(fā)達(dá)的歐洲，某些產(chǎn)品的能耗指標(biāo)（kW·h/t）已經(jīng)達(dá)到較先進(jìn)的水平，而淬火機(jī)床的計(jì)算機(jī)控制、故障診斷、機(jī)器人應(yīng)用等均達(dá)到較先進(jìn)的水平。配件淬火變壓器，，國內(nèi)己有許多新產(chǎn)品，淬火感應(yīng)器的制造水平不斷提高，有些感應(yīng)器的使用壽命已達(dá)到先進(jìn)水平，而有些科技公司，己經(jīng)研制出3D打印的銅質(zhì)有效圈。

 　?。?）理論研發(fā)不足

　　感應(yīng)加熱是快速加熱，相變區(qū)域的加熱速度已從過去的幾十度/秒上升到幾百度/秒，奧氏體在這種高速加熱狀態(tài)下，轉(zhuǎn)變的結(jié)構(gòu)有何變化？由于加熱到相變完成的時(shí)間低至2s以內(nèi)，淬火機(jī)床為加熱均勻，是否應(yīng)提高轉(zhuǎn)速，高校、研究所是否應(yīng)進(jìn)行感應(yīng)高速加熱理論方面的研究？包括電磁場(chǎng)等。

　?。?）感應(yīng)加熱裝置用的器件、配件供應(yīng)需得到質(zhì)量保證

　　主機(jī)廠產(chǎn)品質(zhì)量除主機(jī)廠本身設(shè)計(jì)制造部分靠本廠控制外，外購的器件、配套件是影響整套裝置質(zhì)量的重要因素。德國有個(gè)AEG-ELOTHERM公司（現(xiàn)SMSELOTHERM公司），其產(chǎn)品質(zhì)量除本公司控制主機(jī)外，并靠挑選上Z好的配件來達(dá)到的。國內(nèi)晶體管、淬火變壓器等產(chǎn)品與國外同類優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品比，仍有較大差距，感應(yīng)器與某些機(jī)床的產(chǎn)品一致性還亟待改進(jìn)，例如雙工位淬火機(jī)上同類型兩個(gè)感應(yīng)器，加熱相同工件，一個(gè)溫度高、另一個(gè)溫度低等，這就是產(chǎn)品一致性的問題。

 　　華為手機(jī)走向5G，我們國內(nèi)一些老字號(hào)的感應(yīng)加熱裝備企業(yè)更應(yīng)在保證質(zhì)量、可靠性的前提下，推出創(chuàng)新產(chǎn)品，面向世界。

　?。?）加快國內(nèi)感應(yīng)加熱計(jì)算機(jī)模擬的研發(fā)

　　國內(nèi)感應(yīng)加熱計(jì)算機(jī)模擬還處于起步階段，要開發(fā)國產(chǎn)計(jì)算機(jī)模擬軟件包，它將解放工藝人員繁重的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作，可以在計(jì)算機(jī)前調(diào)試工藝并得到淬火質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果。

　?。?）加強(qiáng)建立并貫徹感應(yīng)加熱技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

　　目前感應(yīng)加熱工藝與裝備的國標(biāo)、機(jī)標(biāo)等為數(shù)不多，而且不夠先進(jìn)與嚴(yán)謹(jǐn)，標(biāo)較多。要產(chǎn)品質(zhì)量好，首先要有標(biāo)準(zhǔn)可依，沒有標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，必然不能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

 　?。?）技術(shù)交流

　　加強(qiáng)感應(yīng)加熱專業(yè)圖書與期刊出版，多參加專業(yè)會(huì)議與信息交流平臺(tái)。感應(yīng)加熱圖書：我Z早讀到的專業(yè)圖書是20世紀(jì)50年代機(jī)械工業(yè)出版社出版的《高頻電熱》（見圖8）。

圖8　高頻電熱原著

　　其后是前蘇聯(lián)、美國、英國、德國、法國、日本等專業(yè)書，以前蘇聯(lián)書籍Z多，并有部分譯本。理論與應(yīng)用研究方面首推前蘇聯(lián)，美國感應(yīng)加熱手冊(cè)的主編羅特耐夫(RUDNEV)也來自前蘇聯(lián)。

　　美國1960年出版了《感應(yīng)加熱基礎(chǔ)》，圖文并茂，在上曾風(fēng)靡一時(shí)，德國通用公司研究所在1960年出版了《感應(yīng)加熱實(shí)踐》介紹德國感應(yīng)加熱技術(shù)，內(nèi)容豐富，已有譯稿，因版本較早，未獲出版社二審?fù)ㄟ^，法國的《工業(yè)電磁感應(yīng)與電傳導(dǎo)》內(nèi)容Z全，幾乎包括了所有感應(yīng)加熱工藝，此書已有英譯本，感應(yīng)加熱手冊(cè)則有美國的兩種、英國及前蘇聯(lián)的一種等。

　　2016年，德國又出版了英文版的《感應(yīng)加熱》新著，德國SMS-ELOTHERM公司工程師為主要作者。

　　1983年，ASM及美國電力研究所出版了《感應(yīng)加熱原理、設(shè)計(jì)、控制及應(yīng)用》，此書因內(nèi)容較新，迄今已出6版，國內(nèi)天津翻譯出版社曾出譯文版。

　　2008年，德國出版了《感應(yīng)加熱與熔煉的歷史》英文版，將上著名的感應(yīng)加熱技術(shù)創(chuàng)始人及其成果進(jìn)行匯總敘述，并全面整理了有價(jià)值的453篇參考文獻(xiàn)目錄，對(duì)專業(yè)人員檢索資料極有幫助。我衷心的希望該書再版時(shí)，將有中國的感應(yīng)熱處理創(chuàng)新項(xiàng)目列入其中。

　　2001年，ASM出版了《實(shí)用感應(yīng)熱處理》，完全從熱處理廠生產(chǎn)角度敘述感應(yīng)熱處理原理及使用工藝、檢測(cè)、質(zhì)量控制等方法。

　　2014年ASM出版了《ASM手冊(cè)》，其第4卷是《感應(yīng)加熱和熱處理》（見圖9），得此信息后我立即向出版社提了建議，后來機(jī)械工業(yè)出版社購買了版權(quán)，熱處理學(xué)會(huì)組織譯為中文，即將出版。

圖9　ASM手冊(cè)4C卷

　　國外期刊：除美國《工業(yè)加熱》期刊外，還有俄羅斯高頻電流科學(xué)研究院主辦的《感應(yīng)加熱》期刊（見圖10），該期刊發(fā)表以俄國作者為主的感應(yīng)加熱文章，其中也有我國作者的論文多篇。

　　性感應(yīng)加熱會(huì)議：上感應(yīng)加熱會(huì)議較多，以意大利PADUA大學(xué)電工系主辦的會(huì)議Z經(jīng)常，基本上每?jī)赡暾匍_一次，我國近二十年來派專人與會(huì)的有：1997年9月美國召開的感應(yīng)熱處理研討會(huì)朱會(huì)文、鄒志良等參加；2009年在俄羅斯舉辦的性感應(yīng)熱處理加熱會(huì)議林信智、李韻豪等參加，均帶回厚厚的論文集，文章內(nèi)容已在國內(nèi)期刊做過報(bào)道，高校如東北大學(xué)、上海大學(xué)等教授參加了一些會(huì)議，但未能聯(lián)系上。

　　國內(nèi)感應(yīng)熱處理學(xué)會(huì)及活動(dòng)：1964年吉林省機(jī)械工程學(xué)會(huì)籌建“感應(yīng)加熱技術(shù)委員會(huì)”并召開了次全國感應(yīng)加熱學(xué)術(shù)會(huì)議（見圖10）。

圖10　1964年首次全國高頻加熱學(xué)術(shù)會(huì)議代表合影

　　感應(yīng)加熱技術(shù)委員會(huì)并出版了《感應(yīng)熱處理》譯文集，此后召開過第二、三、四次學(xué)術(shù)會(huì)議，后來熱處理學(xué)會(huì)下設(shè)立了“感應(yīng)熱處理委員會(huì)”，曾在無錫、天津、杭州、洛陽、上海等地舉辦了感應(yīng)熱處理學(xué)術(shù)會(huì)議，2006年后學(xué)術(shù)會(huì)議曾中斷一段時(shí)間，近年來國內(nèi)各部門舉辦的感應(yīng)熱處理學(xué)術(shù)會(huì)議又活躍起來，通過學(xué)術(shù)交流、合作，對(duì)推動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步有很大的促進(jìn)作用。除此以外，多種感應(yīng)熱處理培訓(xùn)班、專業(yè)的微信群交流等，對(duì)一線的感應(yīng)熱處理工作者，有很大的幫助，這比20世紀(jì)70年代初開展的各學(xué)會(huì)技木協(xié)作更方便，范圍更大。

　　我國有大量的一線感應(yīng)熱處理工作者，現(xiàn)場(chǎng)積累了豐富的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，多年前，東汽發(fā)動(dòng)機(jī)廠李春彥同仁就用生產(chǎn)結(jié)果繪制了“功率密度與加熱時(shí)間曲線”在一定設(shè)備上可以應(yīng)用。反觀許多專業(yè)書介紹的頻率、功率密度、時(shí)間選取曲線，真正實(shí)用的不多。一線同仁可以利用工作積累數(shù)據(jù)，創(chuàng)建實(shí)用的功率、時(shí)間與加熱深度的曲線圖表。

　　結(jié)語

　　Z后，希望我們用“華為與蘋果比高低”的精神，使我國熱處理技術(shù)更上一層樓，20年后，不是我們向國外找差距，而是國外熱處理行業(yè)向中國找差距！

來源：《金屬加工（熱加工）》雜志