CN1052902A - 金属型凹模的热处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种适用于有较多冲孔或冲孔多又密 集的金属型模具的热处理方法，它特别适用于象印刷 线路板凹模这类金属型凹模。所用的热处理方法是 激光热处理方法。在激光扫描前先用激光吸收涂料 涂覆在凹模表面的冲孔刃口边缘附近周围。使冲孔 边缘附近的凹模表面有一个激光吸收涂料的涂布层， 然后用高能量激光在凹模表面自上而下、自左至右地 进行整体性扫描。应用本发明方法金属型凹模的模 具材料可以是普通碳素钢。

Description

本发明是适用于具有较多冲孔或冲孔较为密集的金属型凹模的热处理方法，特别适用于印刷线路板凹模的表面热处理。

具有较多冲孔、甚至其冲孔形状多种且又较为密集的金属型凹模，例如象印刷线路板凹模，由于凹模上密集着许多多种形状的冲孔，凹模又很薄，整体强度低。其热处理方法一直是长期以来无法解决的技术难题。无论应用现有整体性的或表面的热处理方法，都无法解决热处理裂纹及出现较大的形变，因此它们都不能应用于象印刷线路板凹模这样类型的金属型凹模的热处理实际。目前国内外已出现寻找预硬钢。希望避开热处理，利用钢材本身的硬度在机械加工后，不再进行热处理而直接应用作制造印刷线路板凹模的倾向，但是存在着凹模刃口耐磨性及变形问题影响使用寿命，同时也排除了很多材料作为凹模材料。例如目前存在着普通炭素钢不能作为冲孔多又集密这样一类凹模的模具材料的技术偏见。

日本特开昭57-63632公开了用于金属模型的激光热处理技术，提出了一种在凹模表面附着有激光吸收膜层，激光吸收膜层遍布于凹模表面，沿冲孔边缘进行激光扫描，扫描前用遮蔽物遮住冲孔边缘周围的激光吸收层，利用冲孔边缘未遮蔽激光吸收层的热量来达到强化刃口的目的。这技术对凹模仅有少量几个冲孔，且冲孔又分散，彼此间相距较大时才有用，对于象印刷线路板凹模这样的冲孔密集的金属型凹模，是显得无能为力。

本发明的目的是克服象印刷线路板凹模这类冲孔多、形状复杂，且又密集的金属型凹模无法进行表面处理的技术难关，提出一种适合于象印刷线路板凹模这类冲孔多，孔形复杂且又密集的金属型凹模的热处理方法。本发明的第二个目的是，提出的热处理方法，该方法不仅适用于目前所用的模具钢，也适用于普通炭素钢克服了象印刷线路板凹模这类冲孔多且密集的金属型凹模的模具材料不能用普通炭素钢的技术偏见。拓宽凹模的选材，使普通炭素钢可以作为冲孔多且密集的凹模的模具材料。

本发明的技术方案是：对象印刷线路板凹模这样类型的带有较多冲孔且冲孔较为密集、整体强度很低的金属型凹模，其表面热处理方法是先将激光吸收涂料涂覆在每一个冲孔刃口的边缘附近周围，使凹模表面、冲孔边缘附近周围有一个激光吸收涂料的涂布层，然后用高能量激光在凹模表面自上（下）而下（上）、自左（右）而右（左）地进行整体性扫描。

涂布层仅处于凹模表面的冲孔边缘附近周围。冲孔边缘涂布层的分布，将根据凹模的材料、激光吸收涂料、冲孔的形状、大小以及激光扫描的方式而相异，呈非均匀型。

所用高能量激光是CO₂激光器经宽带系统处理后的条束状激光（d×h）。也可以采用其他高能量激光光带。宽带系统主要由光学元件构成，将激光变成矩形条状光束（d×h）激光光带。

本发明的技术方案，实现了发明目的。解决了象印刷线路板凹模这样冲孔集密、形状复杂且又整体强度低的金属型凹模，无法进行表面处理的难题。由于本发明的激光吸收涂料层仅涂覆在冲孔附近，远离冲孔处没有激光吸收涂料层，不吸收激光，整体变形小，又由于冲孔边缘附近非均匀型的激光吸收涂料的涂布层，经高能量CO₂激光扫描后形成高硬度刃口，大幅度提高使用寿命。本发明不仅提供了一个合适的表面热处理方法，而且还对象印刷线路板凹模这样类型的金属型凹模的选材作革命性创新，象印刷线路板凹模之类的金属型凹模可采用普通炭素钢作模具材料。克服了象印刷线路板凹模之类的凹模的材料不能用普通炭素钢之类的技术偏见。极大降低了模具的制作成本，具有明显的经济效益。

以下结合附图详细叙述本发明：

图1所示是金属型凹模的表面形状。

图2所示是激光扫描系统

图3所示是扫描状态

图4所示是经扫描后冲孔边缘的硬化层

本发明的凹模激光热处理方法，处理对象是象印刷线路板凹模这类具有较多冲孔或冲孔较为密集的金属型凹模（见图1）。凹模的材料可以是所有各种经涂复激光吸收材料后能吸收激光加热的材料。目前所有沿用的金属模具材料均可适用。特别是炭素钢。克服了目前已形成的象印刷线路板凹模这类具有较多冲孔、且又密集的金属型凹模不宜采用普通炭素钢的技术偏见。

本发明采用的激光可以是CO₂激光器（1）发出高能量的激光，（见图2）扫描前CO₂激光器发出的激光先经宽带系统（2）将CO₂激光处理成条束状（d×h）光带（见图3），扫描时在凹模表面（3）就呈现出高度为h的条状光带（6）（图3）。所用的激光也可以是其它激光器发出的高能量激光。

本发明凹模热处理方法，在激光扫描前先在凹模表面冲孔的边缘附近周围涂覆激光吸收涂料的覆层（图2）。使每一个凹模表面冲孔刃口边缘附近周围有一个激光吸收涂料的涂布层（4）。涂布层在凹模表面冲孔边缘附近周围的形状与分布对不同形状冲孔（5）是不完全相同的，取决于凹模的材料、激光吸收涂料、冲孔的形状、大小以及激光扫描方式。激光吸收涂料的涂布层仅处于凹模表面冲孔的边缘附近周围。涂布层呈非均匀型。

激光扫描的方式是在凹模表面自上而下（或自下而上）、自左至右（或自右而左）地进行性整体扫描（见图3）。每一次扫描在凹模表面扫过的是高度为h的光带。邻接的上下二次扫描，在上下二条高度为h的光带之间会有一个重叠区，在重叠区采用搭接技术。

涂覆在冲孔边缘附近周围的激光吸收涂料可以是以磷或磷化物为主，添加辅助料的混合物，也可以是以石墨为主要成份添加以辅助料的混合物。也可以是其他材料混合物。

本发明热处理方法，对于目前已有的模具金属材料并无特殊要求，只要求在涂覆激光吸收涂料后能吸收激光的金属材料均可用来制作有较多冲孔或冲孔较为密集的凹模。特别是普通炭素钢。克服了象印刷线路板凹模这类金属型凹模不能用普通炭素钢来制作凹模的技术偏见。

应用本发明方法来制作象印刷线路板凹模这样一类金属型凹模，一般不会发生热处理变形及热处理裂纹。在冲孔刃口周围形成合理的硬化区（7）（图4），也提高整体强度。为提高整体刚度不产生整体性变形，可在激光扫描时将凹模用夹具整体性夹紧，仅使凹模露出需扫描的表面。这种夹具是很方便的。

应用本发明方法，处理如图1所示的印刷线路凹模，（凹模材料材料为普通炭素钢）激光扫描后，冲孔刃口硬度可达HRC50～65与现用模具相比大大提高了使用寿命。由于使用普通炭素钢，机加工方便，简化加工工艺极大地降低了成本，显出技术及经济的价值。

Claims (5)

1、一种适用于有较多冲孔或冲孔多又较为密集的金属型凹模的热处理方法，其特征是先将激光吸收涂料涂覆在凹模表面每一个冲孔刃口的边缘附近周围，使冲孔边缘附近周围的凹模表面有一个激光吸收涂料的涂布层，然后用高能量激光在凹模表面自上而下(自下而上)、自左至右(自右至左)地进行整体性扫描。

2、根据权利要求1所述的金属型凹模的热处理方法，其特征是激光吸收涂料的涂布层仅处于冲孔边缘附近周围的凹模表面，涂布层在凹模表面冲孔边缘附近周围的形状和分布，取决于凹模的材料、激光吸收涂料、冲孔的形状与大小以及激光的扫描方式。

3、根据权利要求1所述的金属型凹模的热处理方法，其特征是高能量激光是由CO₂激光器产生的，并经光学宽带系统处理后呈条束状的光带（d×h）。

4、根据权利要求1所述的金属型凹模的热处理方法，其特征是涂覆的激光吸收涂料是以石墨为主要成份，添加辅助剂的混合物。

5、根据权利要求1所述的金属型凹模的热处理方法，其特征是扫描时上光带与下光带之间有重叠部份，在重叠部份采用搭接技术。

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