智能熱處理及其發展前景研究

羅培培

（中航工程集成設備有限公司，北京 102206）

隨著我國經濟社會的快速發展和科技水平的不斷提升，我國熱處理研究工作在眾多專家學者的艱苦奮斗下從無到有，從小到大，不斷發展，取得了顯著的發展成果，為我國的裝備制造企業及其相關企業的發展和壯大做出了不容忽視的重要貢獻，為我國區域經濟的發展和社會民生的保障留下了不可磨滅的功勛。尤其是改革開放以來，我國熱處理技術發展迅猛，熱處理企業如雨后春筍般迅速崛起，不斷發展和完善，行業規模以上企業取得了銷售收入560億元的佳績，更為解決就業和提高人民生活水平打下了堅實基礎。就現階段的熱處理技術種類而言，化學熱處理、整體熱處理、感應熱處理和形變熱處理等重要技術發展迅速，門類齊全，為我國現代制造業的運行和長續發展奠定了堅實基礎。但與此同時，我國熱處理技術和世界發達國家相比仍舊存在較大差異，生產產品質量差、實際能耗較大以及高端熱處理裝備自主創新能力較差等問題嚴重困擾著現階段我國的經濟安全和國家安全，更面臨著全新的金融危機和工業革命挑戰。因此，梳理熱處理技術的重要性，探究智能熱處理技術的重點發展技術及其未來發展前景，調整現階段發展戰略，探索熱處理行業存在問題及其解決途徑的緊迫性不言而喻[1]。

1 熱處理的重要性

一般而言，熱處理技術主要是指采用適當的方式對金屬材料或金屬構件進行加熱、保溫或冷卻的方式，以獲得預期的結構組成和結構性能的重要工藝。眾所周知，金屬材料或金屬構件的內在性能和質量除成分這一重要影響因素外，主要由熱加工過程中的諸多工藝性質決定。而熱處理工藝作為熱加工工藝流程的最后一道工序，能對金屬材料或金屬構件的內部微觀組織結構和綜合性能進行針對性的調整和把控，同時也能嚴格控制熱處理畸形和變化。也就是說，熱處理技術是機械制造技術的重要組成部分，更是強化金屬材料或金屬構件、發揮金屬材料真正潛力的重要工藝手段，是保證和提高目前我國機械產品制造質量、生產可靠性、運行可靠性和延長實際使用壽命的重要技術之一，是制造企業核心競爭力的突出表現。

2 智能熱處理是智能制造的重要組成

智能制造，也就是制造智能化的重要內涵是針對現有產品、裝備或機械設施的設計制造過程，合理利用信息感知、決策判斷和安全執行等先進的智能化技術和計算機技術實現對產品、工具、制造環境以及制造工人之間資源的最優化組合和最優化配置，從而達到由人類學專家和智能機械設備共同組成的人機系統去擴大和延伸甚至部分取代現有勞動力在傳統制造生產企業中的的體力活動和腦力活動的目的。

可以說，21世紀將是智能制造企業獲得快速發展的全新時代，智能制造企業將引領新一代制造業的重大變革，甚至對傳統制造企業產生顛覆性變化。

由于數字化和智能化制造生產具有靈敏度較高、生產效率較高和能耗較低等諸多特質，能夠滿足可持續經濟發展和綠色經濟發展下的市場化需求，能滿足傳統制造企業不能滿足的低碳環保目標、個性化生產目標以及快速生產目標和高品質生產目標等[2]。

與此同時，隨著科學技術的不斷發展和信息技術的日益成熟和廣泛應用，數字化制造和智能化制造獲得了堅實的物質基礎和技術支撐，而信息技術和制造技術的不斷深度融合和交流發展以及知識對現有經濟增長基礎作用顯著性的不斷增強，在未來較長時間內智能制造將成為我國制造企業轉型升級和跨越式發展的關鍵技術和核心手段。

簡單而言，制造智能化并不單純是單元技術的集成，更是制造模式的創新。智能化制造技術具備以下特征：首先是以知識理論為核心，以知識促進生產；其次是制造商、客戶和市場的緊密聯系，密切滿足市場需求和客戶需要。再者是高效管理和柔性生產。制造智能化能憑借其靈敏度較高的諸多優勢強化生產組織，提升制造企業實際管理效率。最后，制造智能化還能大幅度提升傳統模式下制造企業的經濟效益和產品產出質量，降低產品實際生產成本，在減少資源消耗的同時減小對周圍環境的負面影響。也就是說，智能化制造下的制造企業，能由傳統模式下的對資源高度依賴和對環境高度污染轉變為資源節約型和環境友好型，為綠色經濟發展和綠色制造奠定重要基石。

3 智能熱處理重點發展技術

3.1 熱處理設備節能減排控制技術

熱處理設備節能減排控制技術主要包括爐體構造、工裝夾具的最優化設計，節能電源及新型加熱元器件的研發，新型節能爐用材料的研究與應用和電子輻射控制設計等四大方面。就爐體構造、工裝、夾具的最優化設計問題而言，相關專家學者運用現代設計方法對熱處理設備和設施的爐體構造、工裝夾具等關鍵部位進行最優化設計，使熱處理設備、爐體構造符合節能減排標準，進而為熱處理設備的智能化控制和數字化發展奠定一定的技術基礎。

3.2 冷卻控制技術

冷卻控制技術主要包括淬火冷卻工藝系數模擬、淬火變形控制技術和強烈淬火技術等三大部分。就淬火變形控制技術問題而言，由于金屬設備或金屬材料在熱處理淬火變形過程中的實際影響因素較為復雜，導致材料或金屬構件變形控制難度進一步提高，而借助校正方法糾正金屬淬火變形或增強切削加工實際余料量等傳統方式控制熱處理材料變形量，都會在一定程度上使熱處理加工成本大幅度增加，因此，對淬火變形控制技術的優化改良是提升熱處理產品生產質量、延長生產零部件實際使用壽命甚至提高熱處理經濟效益的重要途徑。

4 結語

隨著我國科技的不斷進步，各行各業對熱處理裝備和熱處理材料的要求越來越高，智能熱處理制造行業在我國工業制造中的重要價值進一步凸顯。而由于熱處理技術是涉及材料、機械、冶金等多個行業的重要制造工藝，更是提升我國制造業水平和制造業自主創新能力的重要手段，因此，有關專家學者及制造企業必須進一步加強對智能熱處理核心技術的關注，使智能熱處理技術從傳統經驗性技術跨越為科學計算型技術，最大程度上使熱處理技術擺脫依賴傳統經驗的落后狀態，向精確化生產和可靠質量控制方向不斷發展，為我國科技進步和制造業市場競爭力的提升做出應有的貢獻[3]。