CN109530462A - 针对模具钢的预处理装置及预处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种针对模具钢的预处理装置及预处理方法。本发明通过设置在滚轮传送装置上是陶瓷发热体维持待加工的模具钢工件在第一温度范围内，由此，可保证模具钢工件表面晶体性状不会因温度的突变而改变。同时，本发明还通过介质喷嘴对工件表面即将与轧机相接触的部位喷涂包含有纳米金属粉末的液体介质。由此，本发明的模具钢在进行轧制的过程中，可利用介质避免模具钢工件在轧制变形过程中形成奥氏体，减少切变质层厚度。
Description
技术领域
本发明涉及模具钢加工领域，尤其涉及一种针对模具钢的预处理装置及预处理方法。
背景技术
模具钢常用于制造冷冲模、热冲模或压铸模，其具有较大的硬度，因而不易加工。加工过程中，作用于其上的设备容易打滑，发生偏移。
为方便切割，现有技术经常采用热处理的方式降低模具钢加工难度。然而模具钢本身具有热疲劳特性，加工过程中的热处理，尤其热处理淬火温度会影响模具钢切割面的奥氏体晶粒大小、合金元素的固溶度以及工件表面的组织均匀性，进而影响模具钢工件成品的整体的热疲劳性能。
尤其，现有模具钢工件加工过程中离开热处理装置之后工件温度急剧降低，会影响其表面结晶结构，时结晶结构发生异化，异化为向内的热变质层，影响工件应力强度，使加工中的工件易变形、开裂。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种针对模具钢的预处理装置、及预处理方法。
首先，为实现上述目的，提出一种针对模具钢的预处理装置，包括：热处理装置，用于对待加工的模具钢工件热处理至250℃至350℃，并输出热处理后的模具钢工件；滚轮传送带，连接于所述热处理装置的输出口处，用于驱动热处理后的模具钢工件向后级的切割加工装置移动；所述滚轮传送带包括滚轮、轴承以及框架；所述滚轮的内壁均匀的设置有陶瓷发热体；所述滚轮的一端与轴承的一端连接，所述轴承的另一端连接有电机，用于驱动所述滚轮在所述框架内转动；所述滚轮的另一端连接有电极连接筒，其包括内外两圈金属电极圈，内圈的所述金属电极圈突出于外圈的金属电极圈，所述两个金属电极圈分别与所述陶瓷发热体的两个电极稳定的电连接，所述框架内部分别设置有与所述两圈金属电极圈稳定电接触的第一触片和第二触片，所述第一触片和第二触片之间由绝缘材料分隔，所述第一触片和第二触片分别通过所述两圈金属电极圈向所述陶瓷发热体的两个电极稳定供电，供电后所述陶瓷发热体向所述滚轮的外壁均匀的提供第一温度范围的恒定温度，使热处理后的所述模具钢工件在所述滚轮传送带上缓慢退火至第一温度范围并维持该温度；介质喷嘴，设置于所述滚轮传送带上方远离所述热处理装置的位置，用于向退火至第一温度范围的模具钢工件表面喷涂液体介质；所述液体介质为被加热至第一温度范围的油性介质，所述油性介质内还混合由金属粉末，所述金属粉末包括纳米级别的铁粉、铼粉、钛粉、钨粉、锰粉、铬粉、镁粉中的任一种或其混合；轧机，相对于所述模具钢工件的移动方向设置于所述介质喷嘴的后端，包括交替设置的水平方向的轧机和竖直方向的轧机，所述轧机中轧辊之间的间距在所述模具钢工件尺寸的80%至90%之间。
可选的，上述的预处理装置中，所述第一温度范围至少达到250℃。
可选的，上述的预处理装置中，所述滚轮传送带设置有高于水平面的10°至20°之间的倾斜角；所述介质喷嘴喷出液体介质的角度为沿所述模具钢工件移动方向，相对于水平面向下15°。
可选的，上述的预处理装置中，所述陶瓷发热体为MCH陶瓷发热体。
可选的，上述的预处理装置中，所述滚轮传送带的下方还设置有槽体，所述槽体的宽度小于所述滚轮的长度而大于所述模具钢工件的尺寸，所述槽体的深度高于所述两层滚轮传送带的高度，所述槽体的侧面设置有供所述滚轮穿过的通孔，所述槽体的内侧还设置有反射涂层，用于反射所述陶瓷发热体所散发出来的热量，以保持所述模具钢工件的温度。
其次，为实现上述目的，还提出一种针对模具钢的预处理方法，其步骤包括：
步骤A1，对待加工的模具钢工件热处理至250℃至350℃，输出热处理后的模具钢工件；步骤A2，在输出后的模具钢工件的上下表面设置陶瓷发热体，所述陶瓷发热体所散发的温度保持所述模具钢工件的温度在250℃或以上，使所述模具钢工件缓慢退火，退火速率不超过30℃每小时；步骤A3，在轧制之前向所述模具钢工件的表面喷涂液体介质；所述液体介质为被加热至250℃的油性介质，所述油性介质内还混合由金属粉末，所述金属粉末包括纳米级别的铁粉、铼粉、钛粉、钨粉、锰粉、铬粉、镁粉中的任一种或其混合；步骤A4，对所述模具钢工件进行水平方向的轧制处理和竖直方向的轧制处理，所述轧制处理的过程中，所述轧机的各轧辊之间的间距在所述模具钢工件尺寸的80%至90%之间。
可选的，上述的预处理方法中，所述介质喷嘴喷出液体介质的角度相对所述模具钢工件移动方向成25°至35°之间的倾斜角。
有益效果
本发明通过设置在滚轮传送装置上是陶瓷发热体维持待加工的模具钢工件在第一温度范围内，由此，可保证模具钢工件表面晶体性状不会因温度的突变而改变。同时，本发明还通过介质喷嘴对工件表面即将与轧机相接触的部位喷涂包含有纳米金属粉末的液体介质。由此，本发明的模具钢在进行轧制的过程中，可利用介质避免模具钢工件在轧制变形过程中形成奥氏体，减少切变质层厚度。
进一步，本发明的轧制工艺对模具钢工件的两个相互垂直的唯独均衡的进行低强度的轧制，其轧辊之间的间距在所述模具钢工件尺寸的80%至90%之间。由此可在轧制过程中排出模具钢工件中的部分游离于结晶之间的碳轧制，使得工件在后续的加工过程中具备更佳的机械强度和热应变性能，提高其使用寿命，有效防止工件变形、开裂。
进一步，为提高模具钢的性能，本发明的金属粉末中着重选择铁、铼、钛、钨、锰、铬、镁等纳米粉末，利用其与模具钢表面金属键电极的作用，在所述轧制表面上形成新的致密保护层该保护层通过轧制过程融合入模型钢工件表面所形成的奥氏体或变质层表面。纳米级金属颗粒由于该融合作用，使得奥氏体或变质层的物理性质改变，极大的改善工件表面的硬度和脆性，使其不易变形开裂，更易于加工。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为根据本发明的针对模具钢的预处理装置整体结构的示意图；
图2为本发明的针对模具钢的预处理装置中电极连接筒与触片连接关系的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
本发明中所述的“上、下”的含义是使用者正对本装置时，使用者的上方为上，使用者的下方为下。
本发明中所述的“前、后”的含义是使用者正对本装置时，使用者的前方为前，使用者的后方为后。
图1为根据本发明的一种针对模具钢的预处理装置，其包括：
热处理装置71，用于对待加工的模具钢工件热处理至250℃至350℃，并输出热处理后的模具钢工件。
滚轮传送带72，连接于热处理装置71的输出口处，用于驱动热处理后的模具钢工件向后级的切割加工装置移动；滚轮传送带72包括滚轮73、轴承74以及框架75；滚轮的内壁均匀的设置有陶瓷发热体；滚轮73的一端与轴承74的一端连接，轴承74的另一端连接有电机，用于驱动滚轮在框架75内转动；其中所述滚轮传送带设置有高于水平面的10°至20°之间的倾斜角，以方便后级的所述介质喷嘴喷出液体介质的角度为沿所述模具钢工件移动方向，相对于模具钢工件向下保持在25°至35°之间的倾角范围，由此可保证对工件的驱动同时尽可能的增加喷涂面积，提高金属粉末喷涂的均匀度。
图2中所示，滚轮73的另一端连接有电极连接筒76，其包括内外两圈金属电极圈，内圈的金属电极圈突出于外圈的金属电极圈，两个金属电极圈分别与MCH陶瓷发热体的两个电极稳定的电连接，框架75内部分别设置有与两圈金属电极圈稳定电接触的第一触片81和第二触片82，第一触片和第二触片之间由绝缘材料分隔，第一触片和第二触片分别通过两圈金属电极圈向陶瓷发热体的两个电极稳定供电，供电后陶瓷发热体向滚轮的外壁均匀的提供至少250℃的范围的恒定温度，使热处理后的模具钢工件在滚轮传送带72上缓慢退火至至少250℃的范围并维持该温度。
为保证恒温效果，所述滚轮传送带的下方还设置有槽体，所述槽体的宽度小于所述滚轮的长度而大于所述模具钢工件的尺寸，所述槽体的深度高于所述两层滚轮传送带的高度，所述槽体的侧面设置有供所述滚轮穿过的通孔，所述槽体的内侧还设置有反射涂层，用于反射所述陶瓷发热体所散发出来的热量，以保持所述模具钢工件的温度。
介质喷嘴77，设置于滚轮传送带72上方远离热处理装置71的位置，用于向退火至第一温度范围的模具钢工件表面喷涂液体介质；液体介质为被加热至第一温度范围的油性介质，油性介质内还混合由金属粉末，金属粉末包括纳米级别的铁粉、铼粉、钛粉、钨粉、锰粉、铬粉、镁粉中的任一种或其混合。
轧机78，相对于模具钢工件的移动方向设置于介质喷嘴77的后端，包括交替设置的水平方向的轧机和竖直方向的轧机，轧机中轧辊之间的间距在模具钢工件尺寸的80%至90%之间。
由此，利用上述的装置可实现如下的预处理步骤，进而保证工件加工时的表面强度。
首先，对待加工的模具钢工件热处理至250℃至350℃，输出热处理后的模具钢工件。
然后，在输出后的模具钢工件的上下表面设置陶瓷发热体，所述陶瓷发热体所散发的温度保持所述模具钢工件的温度在250℃或以上，使所述模具钢工件缓慢退火，退火速率不超过30℃每小时。
随后，在轧制之前向所述模具钢工件的表面喷涂液体介质；所述液体介质为被加热至250℃的油性介质，所述油性介质内还混合由金属粉末，所述金属粉末包括纳米级别的铁粉、铼粉、钛粉、钨粉、锰粉、铬粉、镁粉中的任一种或其混合。
最后，对所述模具钢工件进行水平方向的轧制处理和竖直方向的轧制处理，所述轧制处理的过程中，所述轧机的各轧辊之间的间距在所述模具钢工件尺寸的80%至90%之间。由此预处理的工件，其表面碳轧制析出，铁、铼、钛、钨、锰、铬、镁等纳米粉末与模具钢表面金属键电极作用，在所述轧制表面上形成新的致密保护层该保护层通过轧制过程融合入模型钢工件表面所形成的奥氏体或变质层表面。本发明预处理后的模具钢工件表面的奥氏体或变质层的物理性质改变，极大的改善工件表面的硬度和脆性，使其不易变形开裂，更易于加工。
本发明通过设置在滚轮传送装置上是陶瓷发热体维持待加工的模具钢工件在第一温度范围内，由此，可保证模具钢工件表面晶体性状不会因温度的突变而改变。同时，本发明还通过介质喷嘴对工件表面即将与轧机相接触的部位喷涂包含有纳米金属粉末的液体介质。由此，本发明的模具钢在进行轧制的过程中，可利用介质避免模具钢工件在轧制变形过程中形成奥氏体，减少切变质层厚度，有利于后续加工处理。
本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种针对模具钢的预处理装置，其特征在于，包括：
热处理装置（71），用于对待加工的模具钢工件热处理至250℃至350℃，并输出热处理后的模具钢工件；
滚轮传送带（72），连接于所述热处理装置（71）的输出口处，用于驱动热处理后的模具钢工件向后级的切割加工装置移动；所述滚轮传送带（72）包括滚轮（73）、轴承（74）以及框架（75）；所述滚轮的内壁均匀的设置有陶瓷发热体；所述滚轮（73）的一端与轴承（74）的一端连接，所述轴承（74）的另一端连接有电机，用于驱动所述滚轮在所述框架（75）内转动；所述滚轮（73）的另一端连接有电极连接筒（76），其包括内外两圈金属电极圈，内圈的所述金属电极圈突出于外圈的金属电极圈，所述两个金属电极圈分别与所述陶瓷发热体的两个电极稳定的电连接，所述框架（75）内部分别设置有与所述两圈金属电极圈稳定电接触的第一触片（81）和第二触片（82），所述第一触片和第二触片之间由绝缘材料分隔，所述第一触片和第二触片分别通过所述两圈金属电极圈向所述陶瓷发热体的两个电极稳定供电，供电后所述陶瓷发热体向所述滚轮的外壁均匀的提供第一温度范围的恒定温度，使热处理后的所述模具钢工件在所述滚轮传送带（72）上缓慢退火至第一温度范围并维持该温度；
介质喷嘴（77），设置于所述滚轮传送带（72）上方远离所述热处理装置（71）的位置，用于向退火至第一温度范围的模具钢工件表面喷涂液体介质；所述液体介质为被加热至第一温度范围的油性介质，所述油性介质内还混合由金属粉末，所述金属粉末包括纳米级别的铁粉、铼粉、钛粉、钨粉、锰粉、铬粉、镁粉中的任一种或其混合；
轧机（78），相对于所述模具钢工件的移动方向设置于所述介质喷嘴（77）的后端，包括交替设置的水平方向的轧机和竖直方向的轧机，所述轧机中轧辊之间的间距在所述模具钢工件尺寸的80%至90%之间。
2.如权利要求1所述的针对模具钢的预处理装置，其特征在于，所述第一温度范围至少达到250℃。
3.如权利要求2所述的针对模具钢的预处理装置，其特征在于，所述滚轮传送带（72）设置有高于水平面的10°至20°之间的倾斜角；
所述介质喷嘴（77）喷出液体介质的角度为沿所述模具钢工件移动方向，相对于水平面向下15°。
4.如权利要求2-3所述的针对模具钢的预处理装置，其特征在于，所述陶瓷发热体为MCH陶瓷发热体。
5.如权利要求2至4所述的针对模具钢的预处理装置，其特征在于，所述滚轮传送带（72）的下方还设置有槽体（79），所述槽体（79）的宽度小于所述滚轮（73）的长度而大于所述模具钢工件的尺寸，所述槽体（79）的深度高于所述两层滚轮传送带的高度，所述槽体（79）的侧面设置有供所述滚轮（73）穿过的通孔，所述槽体（79）的内侧还设置有反射涂层，用于反射所述陶瓷发热体所散发出来的热量，以保持所述模具钢工件的温度。
6.一种针对模具钢的预处理方法，其特征在于，步骤包括：
步骤A1，对待加工的模具钢工件热处理至250℃至350℃，输出热处理后的模具钢工件；
步骤A2，在输出后的模具钢工件的上下表面设置陶瓷发热体，所述陶瓷发热体所散发的温度保持所述模具钢工件的温度在250℃或以上，使所述模具钢工件缓慢退火，退火速率不超过30℃每小时；
步骤A3，在轧制之前向所述模具钢工件的表面喷涂液体介质；所述液体介质为被加热至250℃的油性介质，所述油性介质内还混合由金属粉末，所述金属粉末包括纳米级别的铁粉、铼粉、钛粉、钨粉、锰粉、铬粉、镁粉中的任一种或其混合；
步骤A4，对所述模具钢工件进行水平方向的轧制处理和竖直方向的轧制处理，所述轧制处理的过程中，所述轧机的各轧辊之间的间距在所述模具钢工件尺寸的80%至90%之间。
7.如权利要求6所述的针对模具钢的预处理方法，其特征在于，所述介质喷嘴（77）喷出液体介质的角度相对所述模具钢工件移动方向成25°至35°之间的倾斜角。
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