熱處理工藝的成本計(jì)算方法

熱處理工藝應(yīng)用廣泛，可以用于鋼的正火、調(diào)質(zhì)、滲氮、碳氮共滲，或鋁的固溶和時(shí)效。熱處理的成本也是整個(gè)零件成本中重要的組成部分，計(jì)算熱處理成本是計(jì)算零件成本的焦點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)準(zhǔn)確計(jì)算零件全部的成本有重要意義。多年以來(lái)，人們習(xí)慣上用設(shè)備名牌上的能耗來(lái)計(jì)算熱處理成本，本文希望提高計(jì)算的顆粒度，從熱處理參數(shù)推理下探到比熱的計(jì)算。下面針對(duì)鋁控制臂、鋁轉(zhuǎn)向節(jié)、鋁輪輞、鋁副車架等典型零件的熱處理，以T6 輥底爐為原型，討論如何計(jì)算此類零件的熱處理成本，為讀者在計(jì)算中提供參考。其他的熱處理形式也可以依據(jù)這個(gè)模型做計(jì)算。

爐型分類

一般情況下，企業(yè)所使用的熱處理爐可以分為：輥底爐、網(wǎng)帶爐和廂式爐三類。三種爐型各有優(yōu)缺點(diǎn)(表1），從性能上說(shuō)都可以達(dá)到相同的目的，用比熱計(jì)算能量消耗的關(guān)鍵是能量消耗要包含器具的消耗，同時(shí)關(guān)注保溫時(shí)間的能量消耗。

“我們安監(jiān)站那邊，除了食品安全，我們沒(méi)有這個(gè)技術(shù)，這個(gè)東西要鑒定，這個(gè)食品安全它有專門(mén)的食品安全站管理，食品不屬于我們管，我們只要看餐飲店，看它有沒(méi)有營(yíng)業(yè)執(zhí)照，有沒(méi)有衛(wèi)生上崗證，廚師有沒(méi)有那個(gè)上崗證，然后廚房里面要貼那個(gè)液化氣，你要是有注意那些細(xì)節(jié)，廚房里面要貼一下，如果有用液化氣的，用之前要檢查，用之后也要檢查，它有一張專門(mén)的那個(gè)表格，還有注意事項(xiàng)。”

⑴輥底爐適合異形體的熱處理，將零件按一定的規(guī)律懸掛在器具上，有助于防止變形，廣泛應(yīng)用于鋁合金零件或鋼的滲碳等工藝。

⑵網(wǎng)帶爐適合規(guī)則的、平整的零件或直接放在網(wǎng)帶上不變形的零件，由于有常開(kāi)的爐門(mén)浪費(fèi)一些能源，廣泛應(yīng)用于鍛造零件的調(diào)質(zhì)或正火，或者大尺寸的管材的正火。

⑶廂式爐的特點(diǎn)是沒(méi)有常開(kāi)的門(mén)，但是會(huì)在連續(xù)的批量生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)中斷，有一定的能源浪費(fèi)，廣泛應(yīng)用于模具鋼的熱處理。

基于直方圖谷點(diǎn)門(mén)限閾值分割方法是最直觀、有效的圖像分割方法。一般情況下，圖像中同一對(duì)象的像素灰度集中在一個(gè)灰度附近，一般認(rèn)為灰度直方圖的每個(gè)峰值及左右鄰域代表圖像中一個(gè)目標(biāo)，谷值是從一個(gè)目標(biāo)到另一個(gè)目標(biāo)的過(guò)渡點(diǎn)?；谥狈綀D谷點(diǎn)門(mén)限閾值分割就是用谷值作為閾值來(lái)對(duì)這些峰所代表的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行分割[8-9]。

工藝參數(shù)

每架零件：30×10=300pcs

計(jì)算邏輯

設(shè)備投資：4000000 元

設(shè)備能耗(圖2）可以通過(guò)設(shè)備配置表(表3）獲取，分析設(shè)備的能耗，主要來(lái)自于電機(jī)的能耗和天然氣燒嘴。設(shè)備提供的是生產(chǎn)環(huán)境，不代表設(shè)備上標(biāo)識(shí)的能耗全都用于零件，因?yàn)榧訜岵考皇且恢痹谶\(yùn)行的。

生產(chǎn)綱領(lǐng)

(1)建立就業(yè)創(chuàng)業(yè)資金池，直接支持大學(xué)生返鄉(xiāng)就業(yè)創(chuàng)業(yè)。就業(yè)創(chuàng)業(yè)資金的直接支持是大學(xué)生返鄉(xiāng)就業(yè)創(chuàng)業(yè)能否成功的決定性因素，也是最有效的支持行為。政府引導(dǎo)銀行資金、社會(huì)資金和私人資金投入到大學(xué)生返鄉(xiāng)就業(yè)創(chuàng)業(yè)活動(dòng)中，擴(kuò)大資金的總體投入規(guī)模，把有限的資金用到有利于農(nóng)村發(fā)展的大學(xué)生返鄉(xiāng)就業(yè)創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目上，形成一個(gè)以政府專項(xiàng)資金為主、高校就業(yè)創(chuàng)業(yè)基金和社會(huì)各方投資基金為輔的就業(yè)創(chuàng)業(yè)資金池，從創(chuàng)業(yè)資金方面對(duì)返鄉(xiāng)就業(yè)創(chuàng)業(yè)初期資金困難的大學(xué)生予以直接支持。

計(jì)算邏輯是把需要計(jì)算的結(jié)果用量化的方式計(jì)算出來(lái)(不同公司有自己的計(jì)算邏輯，這里不做重點(diǎn)討論）。把工序的成本簡(jiǎn)單劃分為4 類，設(shè)備、人工、廢品損失和生產(chǎn)管理費(fèi)。在計(jì)算設(shè)備費(fèi)率時(shí)，重點(diǎn)考慮設(shè)備的小時(shí)費(fèi)率和工時(shí)，小時(shí)費(fèi)率和工時(shí)是熱處理成本計(jì)算的關(guān)鍵因素。表2 提供的內(nèi)容，后期根據(jù)需要合并計(jì)算成本。

每件重量：3.2kg

山洪災(zāi)害防治非工程措施主要由暴雨洪水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、信息匯集及計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、山洪災(zāi)害預(yù)警信息服務(wù)系統(tǒng)、鄉(xiāng)村末端預(yù)警系統(tǒng)及群測(cè)群防體系等五部分組成。

生產(chǎn)能力：3600s/架

熱處理過(guò)程是時(shí)間和溫度的游戲，工藝參數(shù)是計(jì)算的基礎(chǔ)，對(duì)不同成形工藝和不同壁厚的零件，應(yīng)采用不同的熱處理時(shí)間和溫度。計(jì)算中要根據(jù)零件的壁厚，計(jì)算出零件的加熱和保溫時(shí)間。圖1 是不同鋁零件的鍛造和鑄造的T6 曲線對(duì)比，可以看出鍛造熱處理保溫時(shí)間比鑄造的時(shí)間短，如果考慮區(qū)別不同零件的厚度，參數(shù)還有差異。

工時(shí)：12s=12/3600h=0.0033h

電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)的智能化設(shè)計(jì)主要還是圍繞著“綠色節(jié)能”政策來(lái)展開(kāi)，與傳統(tǒng)汽車不同的是，新能源汽車在ECU 電控系統(tǒng)中加入了“變排量控制”系統(tǒng)，有效提高了電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)的智能化建設(shè)。在車內(nèi)的應(yīng)用中，新能源汽車結(jié)合了家電系統(tǒng)中常用的交流變頻電動(dòng)壓縮機(jī)，利用“變頻控制”的原理強(qiáng)化新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的智能化控制技術(shù)。除此之外，電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)智能化的發(fā)展還可以利用熱泵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車壓縮機(jī)的有效控制，減少能耗。還有就是熱交換原理的應(yīng)用，將新能源汽車中空調(diào)制冷時(shí)損失的熱能進(jìn)行智能化應(yīng)用，一方面能夠減少汽車在續(xù)航時(shí)的發(fā)電機(jī)的負(fù)擔(dān)，還能有效提高智能空調(diào)系統(tǒng)的工作效率。

關(guān)鍵參數(shù)1，熱效率(電機(jī)可以認(rèn)為是65%～70%負(fù)載下的運(yùn)行，此處不做更多討論）。天然氣燒嘴的能量消耗可以通過(guò)表4 進(jìn)行計(jì)算。在爐內(nèi)，天然氣的消耗量是根據(jù)需要加熱的零件和器具計(jì)算的。實(shí)際生產(chǎn)中，溫度到了停止加熱，溫度不到繼續(xù)加熱。這里我們引入一個(gè)概念——“熱效率”，加熱零件和器具吸收的能量與加熱能量總消耗的比值，這個(gè)比值體現(xiàn)的是熱處理爐加熱效率，這里我們模擬一個(gè)45%，不同的熱處理爐由于設(shè)計(jì)水平的不同，能量利用的效率有差異，可以根據(jù)相同的邏輯計(jì)算一個(gè)百分比來(lái)衡量加熱效率，這個(gè)效率跟保溫時(shí)間有關(guān)系，也跟爐體的熱損失有關(guān)系，也可以在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。

關(guān)鍵參數(shù)2，保溫能量。保溫過(guò)程是除了升溫過(guò)程之外另一個(gè)耗能大戶，根據(jù)保溫時(shí)間的差異有所不同，這里模擬用80%；實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)保溫時(shí)間的不同有差異，有的保溫1 小時(shí)，有的保溫7 小時(shí)，保溫時(shí)間短這個(gè)百分比也少，有興趣的讀者也可以根據(jù)自己的設(shè)備實(shí)測(cè)，方法是關(guān)閉保溫區(qū)的燒嘴，只開(kāi)加熱區(qū)的燒嘴。

有了兩個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)，從表4 中就可以計(jì)算出天然氣的能耗，這里我們校核一下，燒嘴平均消耗90m

天然氣，理論計(jì)算得到了74.01m

天然氣，設(shè)計(jì)沒(méi)有超出負(fù)載，在不同的負(fù)載下，天然氣的消耗量是不同的，即承載的零件越多，使用的天然氣也就越多。如果理論值大于燒嘴的最大天然氣消耗，說(shuō)明設(shè)備不能提供滿負(fù)荷生產(chǎn)的條件。根據(jù)表5 計(jì)算出了設(shè)備費(fèi)率合計(jì)，表6 為我們得到的最終成本。

結(jié)束語(yǔ)

工時(shí)取決于零件在器具中的擺放，零件的空間占有率越大，設(shè)備的效率越高，相應(yīng)的能耗也就越高。能源消耗是熱處理成本計(jì)算的關(guān)鍵，在計(jì)算能源消耗中應(yīng)全面考慮器具的能量消耗；加熱和保溫過(guò)程是能耗消耗的關(guān)鍵。

熱處理爐的熱效率取決于爐體的設(shè)計(jì)，可以通過(guò)天然氣的流量實(shí)測(cè)爐子的效率；對(duì)于未知的報(bào)價(jià)項(xiàng)目，可以套用已經(jīng)測(cè)量的爐子效率準(zhǔn)確計(jì)算零件的能量消耗。不同的爐型可以利用相同的計(jì)算邏輯計(jì)算零件的成本，如網(wǎng)帶爐，可以把網(wǎng)帶視作器具計(jì)算加熱能量，精確計(jì)算的前提是工程師對(duì)設(shè)備的準(zhǔn)確理解。對(duì)于不同形式的熱處理工藝也可以利用相同的邏輯計(jì)算；純電爐也可以用相同的方式計(jì)算。