欧洲热处理技术装备考察报告—法国ECM公司

佟晓辉,吕东显

(中国热处理行业协会,北京 100044)

为学习和交流国际热处理先进技术,推动我国热处理行业高质量发展,中国热处理行业协会践行“带领行业走出国门”的使命,于2023年6月组织会员单位管理及技术人员,赴欧洲参加了德国杜塞尔多夫国际热处理展览会,访问了国际知名的欧洲先进热处理装备制造企业。此次出访收获颇丰,中国热处理行业协会将陆续发布专题考察报告,供会员单位学习参考,也期望对热处理行业的转型升级技术改造有所帮助。

1 ECM公司概况

6月21日,中国热处理行业协会代表团一行到访了位于法国格勒诺布尔市的ECM集团总部。ECM Technologies公司是世界著名的真空设备制造商,成立于1928年,以创新、技术、工艺、解决方案和服务闻名于世。ECM真空炉制造已经发展了50多年,并在世界各地销售了几千台设备,包括:ICBP®系列低压渗碳设备、真空炉、感应炉、沉积炉、光伏和晶体生长炉以及特别定制炉型。

ECM集团目前全球有约600名员工和16家国际子公司(分布在中国、印度、新加坡、哈萨克斯坦、美国、德国等),年营业额超过1.5亿欧元。ECM公司的整个工程和制造部都在位于法国格勒诺布尔总部的车间内进行,包括:1200 m2的办公室,8000 m2的车间,法国国内有5个生产基地,2个研发平台和冶金实验室,所有生产进程都在内部掌握。ECM真空渗碳设备的国际市场占有率超过75%,是世界上目前生产低压渗碳炉的第一品牌,目前在全球有1600多个热处理室/ 400多套ICBP®低压渗碳生产线。

自1991年以来,ECM Technologies公司凭借其低压渗碳专利Infracarb®工艺及其自身的模块化设备概念ICBP®,一直在加强其在这一市场上的领先地位,客户遍及全球主要汽车、航空航天、通用机械设备制造厂商及商业热处理供应商。使用ECM低压渗碳设备的知名汽车厂商有:通用,福特,戴姆勒,菲亚特,日产,雷诺,丰田,斯巴鲁,萨博,大众,奥迪,欧宝,PSA,TATA,一汽FAW,一汽大众,北汽,上汽,吉利,比亚迪等;使用ECM低压渗碳设备的卡车厂商有:伊顿(波兰,巴西),斯堪尼亚,卡特彼勒,雷诺卡车,一汽解放,博世,德尔福,亚新科,新风集团,南岳电控,宇通等;使用ECM低压渗碳设备的知名汽车零部件供应商有:格特拉克,JATCO,GKN(纳铁福),上汽齿,SEW,双环齿轮,法雷奥,LUK,利纳马等。

2 ECM在中国的发展

图1为 ECM低压真空渗碳炉的全球客户分布情况。可以看出,目前ECM全球有1652个低压真空渗碳炉加热室,其中仅中国就占有435个加热室,即超过25%的设备由中国客户购买和使用。这一数据表明:1)低压真空渗碳技术是大势所趋,更是未来渗碳热处理的技术发展方向;2)中国企业对ECM低压真空渗碳技术装备的认可度进一步提高,促进了ECM低压真空渗碳炉和其Infracarb®低压渗碳工艺方法在中国市场的推广和应用。

图1 ECM低压真空渗碳炉的全球客户分布情况Fig.1 Global customer distribution of ECM low pressure vacuum carburizing furnace

2005年ECM集团在华成立独资子公司—依西埃姆(北京)工业炉贸易有限责任公司,目前已建立完善的多元化的低压渗碳炉生产线的销售及售后服务管理体系。2021年ECM又在中国天津市武清开发区成立独资生产制造厂—依西埃姆(天津)机械设备有限责任公司。ECM天津工厂拥有先进的设备、设计制造技术及严格高效的管理体系,并依托法国ECM集团强大的技术支撑,旨在通过引进法国ECM 集团的ICBP系列低压真空渗碳设备的国产化,将国际先进的绿色、环保、节能的真空渗碳设备在中国进行生产制造,为我国热处理行业提供技术先进、环保、节能的真空热处理设备及服务。

3 ECM低压真空渗碳炉的炉型

3.1 模块化生产线炉型Flex

该炉型主要特点是多个加热室和淬火室都通过一个真空转移通道整合到一起,如图2所示。生产过程中零件转移由内部料车在真空通道中进行,根据工艺需要,可以在生产线上配备气淬室、油淬室或气淬室+油淬室,这样在同一条生产线上可以执行“真空渗碳+气淬”和“真空渗碳+油淬”两种工艺,工艺的灵活性提高;同时加热室也可以根据产量的增加逐步扩展,以适应产能逐步提高的需求。整条生产线和外围设备可以实现全自动运行。

图2 模块化生产线炉型FlexFig.2 Modular production line furnace type of Flex

3.2 模块化生产线炉型Jumbo

该炉型主要特点是多个加热室和淬火室都通过一个真空转移小车整合到一起,如图3所示。真空转移小车和加热室具有相同的温度和真空度,生产过程中零件转移由真空转移小车进行,根据工艺需要,可以在生产线上配备气淬室、油淬室或气淬室+油淬室,这样在同一条生产线上可以执行“真空渗碳+气淬”和“真空渗碳+油淬”两种工艺,工艺的灵活性提高;同时加热室也可以根据产量的增加逐步扩展,以适应产能逐步提高的需求。整条生产线和外围设备可以实现全自动运行。

3.3 单料盘炉型Nano

这是一种结构紧凑的低压真空渗碳设备,如图4所示。以单料盘的方式运行,以取代网带炉渗碳,非常适用于小零件的渗碳以及密集装料零件的热处理,以提高渗层的均匀性,并可以将渗碳炉和机加工设备整合在一起,与机器人高度兼容,实现自动化生产。可以在生产线上配备气淬室、油淬室或气淬室+油淬室,这样在同一条生产线上可以执行“真空渗碳+气淬”和“真空渗碳+油淬”两种工艺,工艺的灵活性提高。

图4 单料盘炉型NanoFig.4 Single plate furnace type of Nano

3.4 周期式双室真空渗碳油淬炉ECO系列

这是一种周期式的炉型,如图5所示,共有3种炉型规格,具体的规格型号列于表1。ECO系列真空渗碳油淬炉可以根据用户需要,组成一条全自动生产线,以便于设备的全自动运行,如图6所示。

表1 ECO系列周期式双室真空渗碳油淬炉技术参数Table 1 Technical parameters of ECO series periodic double chamber vacuum carburizing oil quenching furnace

图5 周期式双室真空渗碳油淬炉ECOFig.5 Periodic double chamber vacuum carburizing oil quenching furnace of ECO

图6 ECO系列真空渗碳油淬炉全自动生产线Fig.6 ECO series vacuum carburizing oil quenching furnace fully automatic production line

3.5 周期式真空渗碳气淬炉MONO系列

这是一种周期式的炉型,气体淬火,最高气淬压力为12 bar,共有2种炉型规格,具体的规格型号见图7。

图7 周期式真空渗碳气淬炉MONOFig.7 Periodic vacuum carburizing gas quenching furnace of MONO

4 ECM低压真空渗碳炉的模拟软件

ECM具有自主知识产权的、带有国际专利的低压渗碳工艺模拟软件CBPWIN,有一套完整的低压渗碳数据库系统。根据需求,只需输入材料原始含碳量、渗碳工艺温度、渗碳过程中的零件表面碳浓度以及渗层深度,通过工艺模拟软件,能自动生成渗碳工艺,实际零件的检测结果与工艺模拟软件的模拟结果高度吻合。真空渗碳工艺模拟设定条件如图8所示,真空渗碳工艺模拟结果如表2所示,真空渗碳工艺模拟各阶段的碳浓度曲线图如图9所示,真空渗碳工艺模拟最终零件的碳浓度曲线图如图10所示。

表2 真空渗碳工艺模拟结果Table 2 Simulation results of vacuum carburizing process

图8 真空渗碳工艺模拟设定条件Fig.8 Simulation setting conditions for vacuum carburizing process

图9 真空渗碳工艺模拟各阶段的碳浓度曲线图Fig.9 Carbon concentration curve of vacuum carburizing process simulation at each stage

图10 真空渗碳工艺模拟最终零件的碳浓度曲线图Fig.10 Carbon concentration curve of the final part simulated by vacuum carburizing process

5 致谢

中国热处理行业协会代表团在访问法国ECM公司期间,得到依西埃姆(北京)工业炉贸易有限责任公司梁枫总经理和熊辉先生的大力协助,并受到法国ECM总裁 Laurent PELISSIER 先生、ECM销售副总裁Yvan TROUILLOT先生、ECM项目总监ZHAO Lei女士和ECM市场部经理Florian GIRAUDET先生的热情接待,中国热处理行业协会和代表团全体成员在此表示衷心的感谢!