CN104582024A - 一种分段冷却用加热管及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分段冷却用加热管及其使用方法，包括发热组件、传热层和余热层，传热层和余热层均为半封闭的管状结构；发热组件套接在传热层内部，发热组件包括一个红外加热管，在红外加热管与传热层内壁之间填充有导热胶，传热层包括一个铝制的导热管，余热层套接在导热管的外壁，余热层采用陶瓷制成，在余热层的外壁上设置有若干导热片。使用过程包括钻孔步骤、安装步骤和加热步骤，首先对欲进行分段淬火的工件进行钻孔；然后用轴杆压入器将加热棒压入到孔内；最后，将工件放入到热风炉内加热，此时加热管传热层随着工件一同被加热，之后将工件放入机油内进行淬火，电热管加热，直到工件表面温度低于200℃时，停止加热。

Description

一种分段冷却用加热管及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种分段冷却用加热管及其使用方法，属于刀具的加工领域。

背景技术

目前，切削不锈钢材料的切削刀具具有较高的强度要求，由于刀具与不锈钢材料之间的持续摩擦产生的切削废热，导致切削刃粘结、刀具磨损严重，产生加工硬化，且易产生屑瘤，不易断屑，这些因素会影响普通刀具切削精度和使用寿命，同时普通刀具不能高速高质量地切削不锈钢。现有技术中，常通过物理沉积和化学沉积的方法在刀具上涂制硬质涂层，这种方法在一定程度上能够提高刀具的强度、硬度、耐摩擦磨损性能以及使用寿命，然而，这类膜层疏松多孔，力学性能稍差，膜基结合强度低，而所述的切削用刀具对涂层与基体之间的结合力要求较高，一旦两者之间结合力不够，则容易出现涂层脱落，影响刀具的使用寿命。

ZL201110144780.3中提到了一种采用离子对刀具内部物理性能进行改良的到制造方案以及相关刀具，此种加工方法难度比较大，无法在多数的工厂内实现，成本比较高，且此种改良方式的性能指标在非切割状态下，很难进行检测；此外该专利中提到的刀具采用脉冲方式进行离子注入，很容易对刀具内部的晶相分布以及分子致密度带来影响，影响刀具内部的应力分布，使得刀具容易在使用时发生崩裂。

再如ZL97198792.0，其中提到了一种镶刃的刀具，此种刀具虽然通过材料改良达到了良好的物理性能，但其刀具是由两种材料粘合而成，一体性差，很容易在车削时因为刀具的受热、冷却而使得两种材料之间发生开裂，导致刀具的开裂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中刀具在高速切削时，容易整天发生磨损且打磨难度较大的技术问题，提供一种耐用型刀具及其制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种分段冷却用加热管，包括发热组件、传热层和余热层，所述传热层和余热层均为半封闭的管状结构；

所述发热组件套接在传热层内部，所述发热组件包括一个红外加热管，在红外加热管与传热层内壁之间填充有导热胶，所述传热层包括一个铝制的导热管，所述余热层套接在导热管的外壁，所述余热层采用陶瓷制成，在所述余热层的外壁上设置有若干导热片。

作为本发明的进一步创新，所述导热胶为导热硅脂。

作为本发明的进一步创新，所述导热片嵌入到余热层内，所述导热片嵌入到余热层的一侧与导热管的外壁接触，所述导热片的轴线与加热管的轴线平行。

作为本发明的进一步创新，所述余热层的开口端设置有保温环，所述保温环采用石棉制成。

一种分段冷却用加热管的使用方法：包括钻孔步骤、安装步骤和加热步骤；

钻孔步骤：对欲进行分段淬火的工件进行钻孔，钻孔的轴线应该位于刀刃轴线所在平面上，所钻孔的内壁与加热管的外壁过盈配合，钻孔深度应小于加热管的长度；

安装步骤：用轴杆压入器将加热棒压入到孔内，导热片与所述孔的内壁接触实现传热；

加热步骤：将工件放入到热风炉内加热，此时加热管传热层随着工件一同被加热，在工件加热到700~800℃时，停止加热，此时将工件放入机油内进行淬火，同时接通电热管的电路，电热管开始加热，直到工件表面温度低于200℃时，停止加热，此时工件内部的冷却速率低于工件外部的冷却速率。

作为本发明的进一步创新，所述安装步骤包括在所钻孔内壁涂抹导热胶，在轴杆压入器将加热棒压入到孔内后，所述孔内壁上的导热胶填充到导热片之间的空隙内。

作为本发明的进一步创新，所述钻孔步骤还包括抛光步骤，在钻孔完成后，对所钻孔进行抛光来提高传热效率。

作为本发明的进一步创新，所述加热步骤还包括二次冷却步骤，在工件表面温度低于200℃时，将工件放入到低于环境温度的冷却水内，进行冷却。

本发明的有益效果是：

1、本发明主要是一种用于进行分段冷却的辅助设备，通过对工件的分层、分阶段的冷却来改良刀具不同位置的物理特性；刀具中部材料的硬度要小于刀具外部材料的硬度，首先使得刀具在装夹的时候，因为表面的硬度较高，刚性更好，所以可以拥有更好的安装精度；同时刀具刃口处的硬度比较小，更加容易进行打磨，刃口本身在硬度较高的刀具外表面支撑下，可以保持一定的切削力，不会因为硬度过小而容易发生变形等情况。

在切削进刀速度过快，刃口定压力过大的情况下，硬度较小的刃口会首先发生变形，相比于传统的整体刚度都比较高的刀具，本发明的刀具可以及时的发现前述问题，不会在整个刀具都变形或者开裂的情况下才发现，在刃口变形后，可以及时的减少进刀量，并且重新打磨刃口，防止工件和机床的损坏；

本发明通过一个石英结构的红外发热管来对工件进行淬火时的内部加热，发热量大，加热速度快，余热层的结构可以带来良好的温度保持性和传热延滞性，不仅可以防止工件被过快加热导致内部膨胀影响刀具质量，同时又可以在红外发热管停止加热后，保持一定的温度，防止过快降温，导致刀具中心部的钢材硬化，无法达到预想的加工效果。

2、导热硅脂取材方便，导热效果好，而且硬化速度比较慢，易于清理和涂抹。

3、导热片的镶嵌式结构传热效果更好，相比于焊接，不容易产生热堆积，而且加工也也更为方便，焊接本身不适用于小部件的连接。

4、保温环可以防止红外发热管的热量往外扩散，以提高加热和保温的效果，同时也可以防止淬火时，冷却机油通过开口进入到加热管内部，影响加热效果，导致次品的产生。

5、抛光后的导热管内壁可以提高传热的效果，同时也为后期在孔内安装支撑棒提供良好的准备，从而提高支撑帮与孔的配合程度，而且光滑的导热管内壁可以防止导热片发生划伤。

6、二次冷却可以通过对刀具工件外表面进行快速冷却收缩而提高整个刀具内部的致密性，防止冷却不均匀导致的刀具内部金属被拉伸所导致的稳定性差的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是导热片的安装示意图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1~2所示，本发明一种分段冷却用加热管，包括发热组件、传热层和余热层5，传热层和余热层5均为半封闭的管状结构；

发热组件套接在传热层内部，发热组件包括一个红外加热管2，在红外加热管2与传热层内壁之间填充有导热硅脂3，传热层包括一个铝制的导热管4，余热层5套接在导热管4的外壁，余热层5采用陶瓷制成；

    在余热层5的外壁上设置有若干导热片6；导热片6嵌入到余热层5内，导热片6嵌入到余热层5的一侧与导热管4的外壁接触，导热片6的轴线与加热管的轴线平行；余热层5的开口端设置有保温环1，保温环1采用石棉制成。

使用时，包括如下步骤：

钻孔步骤：对欲进行分段淬火的工件进行钻孔，钻孔的轴线应该位于刀刃轴线所在平面上，所钻孔的内壁与加热管的外壁过盈配合，钻孔深度应小于加热管的长度，在钻孔完成后，对所钻孔进行抛光来提高传热效率；

安装步骤：用轴杆压入器将加热棒压入到孔内，导热片6与所述孔的内壁接触实现传热，在压入之前，所钻孔内壁涂抹导热胶，在轴杆压入器将加热棒压入到孔内后，所述孔内壁上的导热胶填充到导热片6之间的空隙内；

加热步骤：将工件放入到热风炉内加热，此时加热管传热层随着工件一同被加热，在工件加热到700~800℃时，停止加热，此时将工件放入机油内进行淬火，同时接通电热管的电路，电热管开始加热，直到工件表面温度低于200℃时，停止加热，此时工件内部的冷却速率低于工件外部的冷却速率；

二次加热步骤：在工件表面温度低于200℃时，将工件放入到低于环境温度的冷却水内，进行冷却。

加热时，接通红外线加热管的电路，红外线加热管产生的热量经由导热胶达到导热管4上，导热管4上的热量传递到余热层5，实现对热量的缓释和保温，通过对工件的分层、分阶段的冷却来改良刀具不同位置的物理特性；刀具中部材料的硬度要小于刀具外部材料的硬度，首先使得刀具在装夹的时候，因为表面的硬度较高，刚性更好，所以可以拥有更好的安装精度；同时刀具刃口处的硬度比较小，更加容易进行打磨，刃口本身在硬度较高的刀具外表面支撑下，可以保持一定的切削力，不会因为硬度过小而容易发生变形等情况。

在切削进刀速度过快，刃口定压力过大的情况下，硬度较小的刃口会首先发生变形，相比于传统的整体刚度都比较高的刀具，本发明的刀具可以及时的发现前述问题，不会在整个刀具都变形或者开裂的情况下才发现，在刃口变形后，可以及时的减少进刀量，并且重新打磨刃口，防止工件和机床的损坏；

二次冷却可以通过对刀具工件外表面进行快速冷却收缩而提高整个刀具内部的致密性，防止冷却不均匀导致的刀具内部金属被拉伸所导致的稳定性差的问题。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种分段冷却用加热管，其特征是：包括发热组件、传热层和余热层，所述传热层和余热层均为半封闭的管状结构；

    所述发热组件套接在传热层内部，所述发热组件包括一个红外加热管，在红外加热管与传热层内壁之间填充有导热胶，所述传热层包括一个铝制的导热管，所述余热层套接在导热管的外壁，所述余热层采用陶瓷制成，在所述余热层的外壁上设置有若干导热片。

2.如权利要求1所述的一种分段冷却用加热管，其特征是：所述导热胶为导热硅脂。

3.如权利要求1所述的一种分段冷却用加热管，其特征是：所述导热片嵌入到余热层内，所述导热片嵌入到余热层的一侧与导热管的外壁接触，所述导热片的轴线与加热管的轴线平行。

4.如权利要求1所述的一种分段冷却用加热管，其特征是：所述余热层的开口端设置有保温环，所述保温环采用石棉制成。

5.一种如权利要求3所述的分段冷却用加热管的使用方法：包括钻孔步骤、安装步骤和加热步骤；

钻孔步骤：对欲进行分段淬火的工件进行钻孔，钻孔的轴线应该位于刀刃轴线所在平面上，所钻孔的内壁与加热管的外壁过盈配合，钻孔深度应小于加热管的长度；

安装步骤：用轴杆压入器将加热棒压入到孔内，导热片与所述孔的内壁接触实现传热；

加热步骤：将工件放入到热风炉内加热，此时加热管传热层随着工件一同被加热，在工件加热到700~800℃时，停止加热，此时将工件放入机油内进行淬火，同时接通电热管的电路，电热管开始加热，直到工件表面温度低于200℃时，停止加热，此时工件内部的冷却速率低于工件外部的冷却速率。

6.如权利要求5所述的一种分段冷却用加热管的使用方法，其特征是：所述安装步骤包括在所钻孔内壁涂抹导热胶，在轴杆压入器将加热棒压入到孔内后，所述孔内壁上的导热胶填充到导热片之间的空隙内。

7.如权利要求5所述的一种分段冷却用加热管的使用方法，其特征是：所述钻孔步骤还包括抛光步骤，在钻孔完成后，对所钻孔进行抛光来提高传热效率。

8.如权利要求5所述的一种分段冷却用加热管的使用方法，其特征是：所述加热步骤还包括二次冷却步骤，在工件表面温度低于200℃时，将工件放入到低于环境温度的冷却水内，进行冷却。