CN104190840A - 一种不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于模具技术领域，特别涉及一种不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构，包括凹模和凸模，所述凸模包括第一模壳、第一模芯和第一型腔，所述第一模芯置于所述第一模壳内，所述第一型腔设置于所述第一模芯上；所述凹模包括第二模壳、第二模芯和第二型腔，所述第二模芯置于所述第二模壳内，所述第二型腔设置于所述第二模芯上，所述第一型腔和所述第二型腔共同形成螺栓的容置空间。相对于现有技术，本发明将凹模和凸模设置成可更换配件的分体结构，更换起来更加便捷，如果模具中的某个部分损坏，不需要整体报废，只需要更换损坏的部位即可，从而大大节省了模具成本，提高了模具整体的使用寿命。

Description

一种不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构

技术领域

本发明属于模具技术领域，特别涉及一种不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构。

背景技术

因不锈钢材质的特殊性，当用冷镦方法成形头部镦锻比比较大的零件时(如不锈钢T型螺栓)，头部因变形剧烈材料极易冷作硬化，导致坯料下一步冷变形变得困难重重，就算把坯料重新退火再进行冷成形也容易爆模具，因为退火必定改变材料的晶体结构，若退火时间太长、太彻底，会导致整个坯料晶体细化，坯料变软，严重影响本需要有适当硬度和强度的杆部(需要成形螺纹)的力学性能，从而导致产品的使用性能下降；而若采用保证坯料杆部的强度的退火时间，坯料头部冷作硬化就不能完全消除，冷成形时易导致频繁爆模。

所以目前行业及市场上生产、销售的大镦锻比不锈钢螺栓(如不锈钢T型螺栓)普遍采用冷镦锻成形加车削加工工艺或冷镦锻成形加热镦锻成形工艺，由于车削工艺是在产品表面去除部分材料而达到成形的目的，加工过程中金属的纤维组织必然会被破坏，严重影响产品的外观及力学性能，同时生产效率低，加工成本非常高，不宜做批量生产。

而目前热镦锻模具材料采用的是全热作钢或热镦锻钨钢外包热作钢的模具结构，普遍存在模具易崩缺、开裂或拉伤的缺点，寿命很不理想，导致生产成本较高，而且一旦其中的某个部分破损，整个模具都需要更换；因此，为了提高产品的性能和降低生产成本，亟需研发一种不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构，其可以提高模具的使用寿命，提高产品的外观和力学性能，使产品质量更稳定，而且可以节省材料和人工加工成本，而且由于采用分体式结构，因此当其中某个部件破损时，可以只更换该部件，而不用将整个模具废弃。

为了实现上述目的，本发明所采用如下技术方案：

一种不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构，包括凹模和凸模，所述凸模包括第一模壳、第一模芯和第一型腔，所述第一模芯置于所述第一模壳内，所述第一型腔设置于所述第一模芯上；所述凹模包括第二模壳、第二模芯和第二型腔，所述第二模芯置于所述第二模壳内，所述第二型腔设置于所述第二模芯上，所述第一型腔和所述第二型腔共同形成螺栓的容置空间。

相对于现有技术，本发明将凹模和凸模设置成可更换配件的分体结构，更换起来更加便捷，如果模具中的某个部分损坏，不需要整体报废，只需要更换损坏的部位即可，从而大大节省了模具成本，提高了模具整体的使用寿命。

作为本发明不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构的一种改进，所述第一模芯和所述第二模芯的外表面包覆有开口C型套环，开口C型套环的材质为弹簧钢。弹簧钢材质开口C套环具有良好的弹性和韧性。这种分体、多重预应力模套结构使得模具受力后有更好的韧性扩展能力，大大增加了模具在连续受到大冲击力环境下的抗疲劳能力。

作为本发明不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构的一种改进，所述第一型腔和所述第二型腔的表面均经过TD处理。经过TD处理后的第一型腔和第二型腔的表面硬度达到HV3000之高，相比普通热作模具钢具有更好的耐高温、耐冲击、强度、韧性和抗疲劳强度等力学性能。

作为本发明不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构的一种改进，所述第一模壳和所述第二模壳的材质均为热作钢。

作为本发明不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构的一种改进，所述第一模芯的材质为热作模具钢，其具体为瑞士DIEVAR 8418高性能热作模具钢。由于热墩段成型的温度达到1000℃以上，因此对模具材料的要求相当高，而该热作模具钢则可以满足该要求。

作为本发明不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构的一种改进，包覆于所述第二模芯的外表面的所述开口C型套环的外表面包覆有预应力套。这种结构可以大大缓解模具因受大冲击力而带来的疲劳，排气效果非常好，更有利于产品头部两凸点的成形，不易崩缺、开裂或拉伤，而常规模具采用整体普通热作钢或整体钨钢结构而使得其没有排气效果或者排气效果很差，模具受到大冲击力后模具易崩缺、开裂或拉伤，因此相对于现有的模具而言，本发明可以大大提高模具的使用寿命(一倍以上)。

作为本发明不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构的一种改进，所述第二模芯包括与螺栓的头部接触的主模芯和与螺栓的杆部接触的副模芯。

作为本发明不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构的一种改进，所述主模芯的材质为热作模具钢，其具体为瑞士DIEVAR 8418高性能热作模具钢。由于热墩段成型的温度达到1000℃以上，因此对模具材料的要求相当高，瑞士DIEVAR 8418高性能热作模具钢具有耐高温、耐冲击、高强度、高韧性、优越的抗疲劳强度等诸多优点，因此可以满足该要求。所述副模芯的材质为钨钢。由于螺栓的杆部后续需要辗制螺纹，不能有变形或拉伤，因此其不能参与变形，因此与螺栓的杆部接触的副模芯采用钨钢材料，钨钢的高耐磨性，保证了模具内孔更不容易被产品拉伤，从而可以保证模具不易被拉花，从而提高模具的使用寿命。

作为本发明不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构的一种改进，所述第一型腔的截面形状为倒角的长方形，所述第二型腔的截面形状为“凹”字形，二者的结合组成一个可容置螺栓的空间。

附图说明

图1为本发明的剖视图。

图2为本发明中凸模的剖视图。

图3为本发明中凹模的剖视图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不限于此。

如图1至3所示，本发明提供的一种不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构，包括凹模2和凸模1，凸模1包括第一模壳11、第一模芯12和第一型腔13，第一模芯12置于第一模壳11内，第一型腔13设置于第一模芯12上；凹模2包括第二模壳21、第二模芯22和第二型腔23，第二模芯22置于第二模壳21内，第二型腔23设置于第二模芯22上，第一型腔13和第二型腔23共同形成螺栓3的容置空间。本发明将凹模2和凸模1设置成可更换配件的分体结构，更换起来更加便捷，如果模具中的某个部分损坏，不需要整体报废，只需要更换损坏的部位即可，从而大大节省了模具成本。

其中，第一模芯12和第二模芯22的外表面包覆有开口C型套环10，开口C型套环10的材质为弹簧钢。弹簧钢材质开口C套环10具有良好的弹性和韧性。这种分体、多重预应力模套结构使得模具受力后有更好的韧性扩展能力，大大增加模具在连续受到大冲击力环境下的抗疲劳能力。

第一型腔13和第二型腔23的表面均经过TD处理。TD处理即模具表面超硬化处理技术，其是在一定的处理温度下将工件至于硼砂熔盐及其特种介质中，通过特种熔盐中的金属原子和工件中的碳、氮原子产生化学反应，扩散在工件表面而形成一层几微米至二十余微米的钒、铌、铬、钛的等金属碳化层。经过TD处理后的第一型腔和第二型腔的表面硬度达到HV3000之高，相比普通热作模具钢具有更好的耐高温、耐冲击、强度、韧性和抗疲劳强度等力学性能。

第一模壳11和第二模壳21的材质均为热作钢，其成本较低。

第一模芯12的材质为热作模具钢，其具体为瑞士DIEVAR 8418高性能热作模具钢。由于热墩段成型的温度达到1000℃以上，因此对模具材料的要求相当高，而该热作模具钢则可以满足该要求。

包覆于第二模芯22的外表面的开口C型套环10的外表面包覆有预应力套24。这种结构可以大大缓解模具因受大冲击力而带来的疲劳，而且排气效果非常好，更有利于产品螺杆3的头部31两凸点33的成形，不易崩缺、开裂或拉伤，而常规模具采用整体普通热作钢或整体钨钢结构没有排气效果或者排气效果很差，模具受到大冲击力后模具易崩缺、开裂或拉伤，因此相对于现有技术中的模具而言，本发明可以大大提高模具的使用寿命(一倍以上)。

第二模芯22包括与螺栓3的头部31接触的主模芯221和与螺栓3的杆部32接触的副模芯222，主模芯221和副模芯222焊接连接。

主模芯221的材质为热作模具钢，其具体为瑞士DIEVAR 8418高性能热作模具钢。由于热墩段成型的温度达到1000℃以上，因此对模具材料的要求相当高，瑞士DIEVAR 8418高性能热作模具钢具有耐高温、耐冲击、高强度、高韧性、优越的抗疲劳强度，因此可以满足该要求。副模芯222的材质为钨钢。由于螺栓3的杆部32后续需要辗制螺纹，不能有变形或拉伤，因此其不能参与变形，因此与螺栓3的杆部32接触副模芯222采用钨钢材料，钨钢的高耐磨性，保证了模具内孔更不容易被产品拉伤，从而可以保证模具不易被拉花，延长模具的使用寿命。

第一型腔13的截面形状为倒角的长方形，第二型腔23的截面形状为“凹”字形。其中“凹”字形中的中间两条竖直线和与该两条竖直线均连接的横线之间的夹角大于90度。

使用时，先在带有第一型腔13的第一模芯12的外表面包覆一层弹簧钢材质的开口C形套坏10，组装好后再将其压入第一模壳11内，组装成凸模1；然后在带有第二型腔23的第二模芯22的外表面包覆一层弹簧钢材质的开口C形套坏10，再在开口C形套坏10的外表面包覆一层预应力套24，装配好后再一起压入第二模壳23中，形成凹模2。将凸模1和凹模2组装起来即得到本发明的分体式模具，第一型腔13和第二型腔23围城一个螺栓3的容置空间，本实施方式中，螺栓3的形状为T型。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构，其特征在于：包括凹模和凸模，所述凸模包括第一模壳、第一模芯和第一型腔，所述第一模芯置于所述第一模壳内，所述第一型腔设置于所述第一模芯上；所述凹模包括第二模壳、第二模芯和第二型腔，所述第二模芯置于所述第二模壳内，所述第二型腔设置于所述第二模芯上，所述第一型腔和所述第二型腔共同形成螺栓的容置空间。

2.根据权利要求1所述的不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构，其特征在于：所述第一模芯和所述第二模芯的外表面包覆有开口C型套环，开口C型套环的材质为弹簧钢。

3.根据权利要求1所述的不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构，其特征在于：所述第一型腔和所述第二型腔的表面均经过TD处理。

4.根据权利要求1所述的不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构，其特征在于：所述第一模壳和所述第二模壳的材质均为热作钢。

5.根据权利要求1所述的不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构，其特征在于：所述第一模芯的材质为热作模具钢。

6.根据权利要求2所述的不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构，其特征在于：包覆于所述第二模芯的外表面的所述开口C型套环的外表面包覆有预应力套。

7.根据权利要求1所述的不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构，其特征在于：所述第二模芯包括与螺栓的头部接触的主模芯和与螺栓的杆部接触的副模芯。

8.根据权利要求7所述的不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构，其特征在于：所述主模芯的材质为热作模具钢，所述副模芯的材质为钨钢。

9.根据权利要求1所述的不锈钢螺栓的热镦锻用模具结构，其特征在于：所述第一型腔的截面形状为倒角的长方形，所述第二型腔的截面形状为“凹”字形。