溫度測(cè)量在火焰硬化成功中的關(guān)鍵作用

火焰淬火是一種廣泛用于低碳鋼、合金鋼、中碳鋼和鑄鐵零件的熱處理工藝。該工藝涉及用氧氣火焰直接加熱金屬表面，直到達(dá)到其奧氏體化溫度。在此臨界溫度下，表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，而核心保持較軟且不變。然后需要立即淬火以達(dá)到所需的硬度，因?yàn)榭焖倮鋮s會(huì)凝固堅(jiān)硬的表面層，從而大大增強(qiáng)金屬的耐磨性和耐腐蝕性。在淬火之前，鋼表面通常由奧氏體或鐵素體組成，通過(guò)火焰淬火可轉(zhuǎn)化為馬氏體。

火焰淬火可以有差別地應(yīng)用于特定區(qū)域，也可以均勻地應(yīng)用于工件的整個(gè)表面。該工藝的成功受多種因素影響，包括火焰強(qiáng)度、加熱持續(xù)時(shí)間、淬火速度和溫度以及材料的元素組成。火焰由能夠達(dá)到高且穩(wěn)定的溫度的氣體產(chǎn)生，最常見(jiàn)的是氧氣和乙炔的混合物，但也可以使用丙烷。

火焰硬化的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)之一是它能夠提高耐磨性、減少加工時(shí)間并最大限度地減少變形，同時(shí)保持成本效益。然而，也存在重大挑戰(zhàn)。明火會(huì)帶來(lái)火災(zāi)隱患，硬化的馬氏體雖然堅(jiān)韌，但如果過(guò)熱就會(huì)變脆，導(dǎo)致潛在的開(kāi)裂和剝落。此外，火焰硬化本質(zhì)上不如其他表面硬化方法（如感應(yīng)硬化或硼化）精確，并且該過(guò)程可能導(dǎo)致材料氧化或脫碳。

準(zhǔn)確的溫度測(cè)量不僅重要，而且對(duì)于火焰硬化的成功絕對(duì)至關(guān)重要。表面溫度的精確控制直接影響硬化層的質(zhì)量。然而，傳統(tǒng)的紅外傳感器在這種應(yīng)用中往往不盡如人意，因?yàn)榛鹧鏁?huì)干擾紅外信號(hào)，導(dǎo)致溫度讀數(shù)不準(zhǔn)確。此外，傳感器可能會(huì)錯(cuò)誤地記錄火焰的溫度而不是工件本身的溫度。強(qiáng)調(diào)精確溫度測(cè)量的重要性，讓觀眾感受到這一點(diǎn)對(duì)于實(shí)現(xiàn)所需的硬化效果和避免缺陷的重要性。

火焰硬化中的熱監(jiān)控：使用 3.9µm 紅外傳感器透視火焰

當(dāng)碳?xì)浠衔餁怏w燃燒時(shí)，發(fā)出的紅外能量不僅來(lái)自火焰本身，還來(lái)自燃燒的副產(chǎn)品，例如水蒸氣 (H2O) 和二氧化碳 (CO2)。這些氣體發(fā)出各種波長(zhǎng)的紅外輻射，這可能會(huì)干擾通過(guò)火焰進(jìn)行的精確熱測(cè)量。傳統(tǒng)的紅外設(shè)備測(cè)量的是火焰，而不是零件。

為了在這種條件下獲得精確的熱測(cè)量，使用水蒸氣和二氧化碳都具有高透射率的波長(zhǎng)區(qū)域至關(guān)重要，使紅外輻射能夠以最小的吸收率通過(guò)。此外，該波長(zhǎng)必須遠(yuǎn)離火焰發(fā)出的強(qiáng)烈紅外能量，以避免干擾并確保讀數(shù)準(zhǔn)確。

3.7µm 至 3.9µm 左右的波長(zhǎng)帶特別適合這些測(cè)量。之所以選擇這個(gè)特定的范圍，是因?yàn)樗鼮?H2O 和 CO2 提供了高透射率的微妙平衡，同時(shí)相對(duì)不受火焰本身的輻射能的影響。這種平衡確保了通過(guò)火焰獲得更準(zhǔn)確的溫度讀數(shù)，而不會(huì)因火焰和燃燒氣體發(fā)出的紅外輻射而造成失真，使其成為熱測(cè)量的有效選擇。

非接觸式方法至關(guān)重要；使用 3.9µm 波長(zhǎng)，高溫計(jì)或成像儀可以“看”穿火焰并測(cè)量熱金屬表面。

可靠的火焰淬火工藝控制的經(jīng)濟(jì)高效解決方案

檢測(cè)這種特定波長(zhǎng)內(nèi)的紅外輻射通常需要使用冷卻探測(cè)器。雖然這些相機(jī)通過(guò)低溫冷卻降低傳感器噪聲，提供高精度熱成像，但由于系統(tǒng)復(fù)雜，它們價(jià)格昂貴，需要定期進(jìn)行昂貴的維護(hù)。此外，它們的啟動(dòng)時(shí)間更長(zhǎng)，體積更大、更重，這使得它們不太適合大規(guī)模過(guò)程自動(dòng)化。

相比之下，CTLaser MT 測(cè)溫儀可通過(guò)火焰提供準(zhǔn)確的溫度測(cè)量，溫度范圍很廣，從 200°C 到 1650°C。其堅(jiān)固的不銹鋼外殼、雙激光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)以及多功能模擬和數(shù)字輸出選項(xiàng)可確保精確瞄準(zhǔn)和更好地控制火焰硬化過(guò)程，有助于防止過(guò)熱和脆性。

對(duì)于成像需求，配備 3.9µm 濾光片的 Xi410 MT 紅外熱像儀提供了一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的替代方案。雖然沒(méi)有冷卻，但建議將 Xi410 MT 與 CTLaser MT 測(cè)溫儀結(jié)合使用，以提高溫度精度。 PIX Connect 軟件通過(guò)允許測(cè)溫儀的 4-20mA 輸出來(lái)校正紅外攝像機(jī)中的溫度偏移，從而實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

鑒于火焰氣體的成分各異，建議在 Optris 分銷(xiāo)商或應(yīng)用工程師的支持下針對(duì)每種特定應(yīng)用測(cè)試 CTLaser MT 或 Xi410 MT。