CN101549480A - 一种汽车子午线轮胎模具表面纳米化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车子午线轮胎模具表面纳米化的方法，在普通气动喷丸设备上增加了一个增压罐，使喷丸压力在0.1～0.7MPa范围内可调，以加压气流作为载体，携带直径为0.50～1.5mm的钢丸以极高的动能轰击轮胎模具型腔表面，由于钢丸数目十分巨大，并且重复轰击，使轮胎模具表面发生强烈塑性变形，晶粒细化直至纳米量级；经增压喷丸纳米化后的汽车子午线轮胎模具表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性比未经纳米化处理的模具有明显的提高，从而使轮胎模具的使用寿命提高2～3倍。
Description
技术领域
本发明属于一种模具表面强化方法，具体涉及一种汽车子午线轮胎模具表面纳米化的方法。
背景技术
在汽车轮胎生产过程中，模具是一种必不可少的机械设备，模具品质的好坏直接影响到轮胎产品的质量，因此，要求模具型腔表面光滑、美观。众所周知，轮胎模具是在高压、高温条件下反复使用，服役条件苛刻，除受到腐蚀性物质的化学腐蚀外、还受热、受压、受摩擦。轻度的磨损和表面形态的恶化将造成模具失效，此外，模具中的花纹、沟槽等处很容易积存橡胶和硫化残留物，它们会影响轮胎的表面形状，因此必须频繁拆卸清洗，因而影响轮胎模具的生产效率，增加生产成本。
目前国内外用于汽车轮胎模具表面强化的方法主要有：表面强化包括表面淬火、化学热处理两大类。表面淬火是指仅对工件表面进行热处理以改变其组织和性能的工艺方式，诸如感应加热淬火、火焰加热表面淬火、接触电阻加热淬火、电解液淬火等。塑料模具的化学热处理通常包括渗碳、渗氮、渗硼、渗硫、渗铬、渗钒及共渗稀土等。传统表面淬火方法的不足之处是容易造成模具花纹部位的变形，而化学热处理由于处理温度在500℃以上，往往会降低模具的基体硬度。特别需要指出的是，上述两类方法都不能用于铝镁合金轮胎模具的表面强化。
因此，开发高性能，长寿命的汽车轮胎模具是一项极具工程价值的工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车子午线轮胎模具表面纳米化的方法。
本发明的技术方案是在普通气动喷丸设备上增加了一个增压罐，使喷丸压力在0.1～0.7MPa范围内可调，以加压气流作为载体，携带直径为0.50～1.5mm的钢丸以极高的动能轰击轮胎模具型腔表面，由于钢丸数目十分巨大，并且重复轰击，使轮胎模具表面发生强烈塑性变形，晶粒细化直至纳米量级。
进一步的在上述普通气动喷丸设备上还增加了振动筛，钢丸通过振动筛过滤，从而保证了作用于模具表面的钢丸直径的均匀性。
进一步的在在上述普通的气动喷丸设备上还增加喷枪摆动装置和承载模具的载物台，将轮胎模具的模块置于承载模具的载物台中，模块的型腔表面正对喷枪，喷枪呈±45°摆动，承载模具的载物台以10～20转/min的速度进行转动。
上述所用钢丸为直径为0.5mm～1.5mm的马氏体型不锈钢钢丸。
上述增压罐连接一调砂阀。
上述振动筛连接一风选机构
本发明在普通的气动喷丸设备上通过增加增压罐，使喷丸时气体的压力从0.10Mpa扩展至0.7Mpa，在普通的气动喷丸设备上增加了振动筛，从而保证了钢丸直径的均匀性。在普通的气动喷丸设备上增加喷枪摆动装置和承载模具的载物台，喷枪呈±45°摆动，承载模具的载物台以10～20转/min的速度进行转动，使得钢丸喷丸的均匀性。以加压气流作为载体，携带0.50～1.5mm不锈钢钢丸以极高的动能轰击轮胎模具型腔表面，当单个具有很高动能的微粒轰击到模具表面时，轰击部位发生辐射状流变，当轰击力超过金属的屈服极限时形成不可逆的永久性微凹坑，其下形成塑性变形层。微粒轰击的绝大部分动能转变成热能而耗散，小部分转变为内应力并促使位错运动重排，形成小角度晶界、亚晶界。多次重复这一过程使轮胎模具表层纳米化，由表及里，随轰击力的逐渐减弱，塑性变形程度相应减小。由于微粒数目十分巨大，并且重复轰击，使轮胎模具表面发生强烈塑性变形，晶粒细化直至纳米量级。
本发明的有益效果是
1)本发明所使用的纳米化方法既不同于超声喷丸纳米化方法，也不同于超音速喷丸纳米方法，具有效率高、成本低的特点。
2)经强力喷丸纳米化后的汽车轮胎模具表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性比未经纳米化处理的模具有明显的提高，从而使轮胎模具的使用寿命提高2-3倍。
附图说明
图1本发明装置的示意图。
其中：1.36布袋除尘箱 2.高压风机 3.吸尘管 4.风选机构
5.提升减速机 6.提升机 7.喷枪摆动装置 8.踏梯
9.振动筛 10.增压罐 11.调砂阀。
具体实施方式
1)将轮胎模具的模块置于承载模具的载物台中，模块的型腔表面正对本发明装置的喷枪，喷丸在轮胎模具的型腔表面进行。
2)根据模具所需纳米晶层厚度与表面粗糙度的配合，选择弹丸直径。所用钢丸直径在0.50mm、0.70mm、1.0mm、1.5mm的马氏体型不锈钢钢丸之间选择。
3)设定喷丸纳米化的工艺参数，启动本发明装置，喷丸至规定时间即可。
实施例1
对铝镁合金轮胎模具材料：
模具材料的化学成分为：质量分数％为：94～95Al，2.7～3.5Mg，0.9～1.3Si，0.5Fe，0.02Cu，0.01～0.4Mn。
采用直径为0.70mm的马氏体型不锈钢丸
喷丸纳米化的工艺参数为：
喷丸压力0.30Mpa，
喷嘴至模具型腔表面的距离10～15cm，
喷枪摆角-45°～45°，
料盘转速20r/min，
喷丸时间15～20min。
实施例2
对45钢轮胎模具材料：
模具材料的化学成分：质量分数％为：0.42～0.50C，0.17～0.37Si，0.50～0.80Mn，≤0.2Cr，≤0.30Ni，≤0.25Cu
采用直径为1.0mm的马氏体型不锈钢丸
喷丸纳米化的工艺参数为：
喷丸压力0.50Mpa，
喷嘴至模具型腔表面的距离8～10cm，
喷枪摆角-45°～45°，
料盘转速15r/min，
喷丸时间25min。
Claims (6)
1.一种汽车子午线轮胎模具表面纳米化的方法，其特征在于：在普通气动喷丸设备上增加了一个增压罐，使喷丸压力在0.1～0.7MPa范围内可调，以加压气流作为载体，携带直径为0.50～1.5mm的钢丸以极高的动能轰击轮胎模具型腔表面，由于钢丸数目十分巨大，并且重复轰击，使轮胎模具表面发生强烈塑性变形，晶粒细化直至纳米量级。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在上述普通气动喷丸设备上还增加了振动筛，钢丸通过振动筛过滤，从而保证了作用于模具表面的钢丸直径的均匀性。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在上述普通的气动喷丸设备上还增加喷枪摆动装置和承载模具的载物台，将轮胎模具的模块置于承载模具的载物台中，模块的型腔表面正对喷枪，喷枪呈±45°摆动，承载模具的载物台以10～20转/min的速度进行转动。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上述所用钢丸为直径为0.5mm～1.5mm的马氏体型不锈钢钢丸。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上述增压罐连接一调砂阀。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：上述振动筛连接一风选机构。
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2009
- 2009-04-23 CN CNA2009101322209A patent/CN101549480A/zh active Pending
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