CN112853059A - 一种模具钢生产用热处理装置及其使用方法 - Google Patents

一种模具钢生产用热处理装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种模具钢生产用热处理装置及其使用方法，属于热处理技术领域，为解决现有连续式热处理装置在加工模具钢时，因受开放式结构影响，淬火时会发生氧化、脱碳现象，影响模具钢质量的问题。所述输送机的下表面安装有支撑架，所述输送机的内部设置有钢带，所述钢带的外壁上设置有柔性石墨定位框架，且柔性石墨定位框架与钢带固定连接，所述钢带一端的外部安装有传动室，且传动室与输送机固定连接，所述钢带的下表面安装有托辊，托辊设置有若干个，且均与输送机转动连接，所述输送机的上方安装有热处理机构，所述热处理机构的内部设置有处理室。

Description

一种模具钢生产用热处理装置及其使用方法
技术领域
本发明属于热处理技术领域，尤其是一种模具钢生产用热处理装置及其使用方法。
背景技术
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。
现有连续式热处理装置在加工模具钢时，因受开放式结构影响，淬火时会发生氧化、脱碳现象，影响模具钢质量，因此市场上急需一种模具钢生产用热处理装置及其使用方法来解决这些问题。
发明内容
发明目的：提供一种模具钢生产用热处理装置及其使用方法，以解决现有技术存在的上述问题。
技术方案：一种模具钢生产用热处理装置，包括输送机，所述输送机的下表面安装有支撑架，所述输送机的内部设置有钢带，所述钢带的外壁上设置有柔性石墨定位框架，且柔性石墨定位框架与钢带固定连接，所述钢带一端的外部安装有传动室，且传动室与输送机固定连接，所述钢带的下表面安装有托辊，托辊设置有若干个，且均与输送机转动连接，所述输送机的上方安装有热处理机构，所述热处理机构的内部设置有处理室，所述处理室壳体包括硅酸铝耐火纤维和不锈钢层，且不锈钢层设置在硅酸铝耐火纤维的外壁两侧，所述处理室的内部设置有淬火腔，所述处理室的内壁四周均安装有电加热硅碳管，所述热处理机构上表面的两端均安装有液压缸，液压缸的输出端贯穿并延伸至热处理机构的内部，且与处理室固定连接，所述液压缸的外壁上设置有进液口，所述热处理机构的外壁上安装有压缩气体冷却机，所述压缩气体冷却机的外壁上安装有温度表，所述温度表的一侧安装有压力表，所述压缩气体冷却机的出气口处安装有输气管道，且输气管道的一端贯穿并延伸至热处理机构的内部，所述处理室的上方安装有抽气管道，且抽气管道的一端贯穿并延伸至热处理机构的外部，所述抽气管道的另一端与抽真空设备连接，所述压缩气体冷却机的一侧设置有配电柜，且配电柜与热处理机构的外壁固定连接。
在进一步的实施例中，所述压缩气体冷却机的前端安装有进气法兰，所述进气法兰的内部安装有尼龙过滤网，能够与氮气罐连通，将气化后的氮气过滤后导入压缩气体冷却机内。
在进一步的实施例中，所述压缩气体冷却机的内部安装有压缩机、气液分离器和翅片式冷凝器，所述压缩机的输气端与气液分离器的进气端相连通，所述气液分离器的输气端与翅片式冷凝器的进气端相连通，所述翅片式冷凝器的外壁上安装有散热风扇，能够对氮气进冷却降温处理。
在进一步的实施例中，所述翅片式冷凝器的输气端上安装有化霜管，且化霜管的一端与输气管道相连通，能够避免管道温度过低结霜堵塞。
在进一步的实施例中，所述柔性石墨定位框架的内部设置有卡槽，且卡槽与柔性石墨定位框架为一体结构，所述钢带的内壁上设置有石墨内衬层，柔性石墨定位框架和石墨内衬层均能提高与处理室连接的密封性。
在进一步的实施例中，所述输气管道和抽气管道的一端均通过石墨伸缩管与热处理机构连接，所述输气管道和抽气管道与热处理机构的连接处安装有电磁阀，且电磁阀与热处理机构法兰连接，电磁阀能够更加快捷的控制输气管道和抽气管道的启闭。
在进一步的实施例中，所述传动室内部的一端安装有第一皮带轮，且第一皮带轮通过连接轴与输送机一端的主动轮传动连接，所述传动室内部的另一端安装有第二皮带轮，所述第一皮带轮通过皮带与第二皮带轮传动连接，皮带传动能缓和冲击和振动，起到安全保护作用。
在进一步的实施例中，所述第二皮带轮的后端安装有步进电机，且步进电机的输出端通过联轴器与第二皮带轮传动连接，步进电机能够准确控制输送机的运输距离。
在进一步的实施例中，所述配电柜的前端面上安装有柜门，且柜门通过铰链与配电柜转动连接，所述配电柜的外壁上安装有电压电流表，且电压电流表设置有两个，所述配电柜的一侧安装有弹跳锁，配电柜能够对用电设备进行配电和控制。
在进一步的实施例中，所述一种模具钢生产用热处理装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：将需要热处理的模具钢工件均匀摆放在输送机钢带上表面的柔性石墨定位框架中；
步骤二：启动步进电机，通过PLC控制器设置其脉冲值，使其依靠皮带传动作用带动输送机运行，将柔性石墨定位框架内的模具钢工件输送至热处理机构内；
步骤三：当到达处理室下方时，停止输送机继续运行，并驱动液压缸，带动处理室下移，使其与柔性石墨定位框架上的卡槽密封卡合；
步骤四：卡合完毕后，启动抽气管道一端的抽真空设备，将淬火腔内的空气抽出，使其处于抽真空状态，之后启动处理室内壁四周的电加热硅碳管，将腔内温度加热至960℃，进行高温淬火处理；
步骤五：淬火完毕后，将电加热硅碳管的加热温度降至500℃，进行保温处理；
步骤六：保温结束后，依靠压缩气体冷却机将冷却后的氮气导入腔体内部，对模具钢进行降温处理，以完成整个热处理过程，处理后的气体沿抽气管道排出，进行回收利用。
有益效果：
1.本发明通过在钢带上设置柔性石墨定位框架，加工时，将需要热处理的模具钢工件均匀摆放在框架内部，经由输送机送往热处理机构内，并在液压缸的驱动作用下将处理室覆盖于钢带表面，依靠柔性石墨定位框架上的卡槽与处理室卡合，实现封闭，在淬火前，依靠抽气管道一端的抽真空设备，将淬火腔内的空气抽出，使处理室内处于抽真空状态，并在热处理完毕后，将液压缸输出端复位，依靠输送机直接将处理完毕的模具钢工件送往下一流程，在连续化加工的同时，实现了真空热处理，避免了现有模具钢在淬火时易发生氧化、脱碳现象，保证了热处理质量。
2.本发明通过在装置上安装压缩气体冷却机，在淬火的降温阶段，将压缩气体冷却机与氮气罐连接，依靠内部的压缩机将气化后的氮气压缩导入气液分离器内，经由气液分离器分离掉氮气中的水分，并与分离器内置的气态制冷剂接触，进行一次冷却，一次冷却的气体继续沿管道进入翅片式冷凝器中，在液态制冷剂的循环作用下，进行二次冷却，以保证冷却温度，最终导入淬火腔内，进行有效制冷，降低模具钢温度，完成热处理过程，相较于传统的液体冷却，采用氮气冷却，保证了降温过程的无氧环境，进一步避免了模具钢氧化，且无需预备大型储液池，占地范围小，即避免了油淬时产生的烟气污染，又免去碱液清洗工序以及液体排放过程，有效提高了处理效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的热处理机构内部结构示意图；
图3为本发明的输送机局部结构示意图；
图4为本发明的A区局部放大图；
图5为本发明的B区局部放大图；
图6为本发明的压缩气体冷却机原理图。
图中：输送机1、钢带2、柔性石墨定位框架3、传动室4、支撑架5、热处理机构6、压缩气体冷却机7、进气法兰8、尼龙过滤网9、温度表10、压力表11、输气管道12、抽气管道13、液压缸14、进液口15、配电柜16、柜门17、电压电流表18、弹跳锁19、步进电机20、处理室21、硅酸铝耐火纤维211、不锈钢层212、淬火腔22、电加热硅碳管23、石墨伸缩管24、电磁阀25、石墨内衬层26、托辊27、第一皮带轮28、第二皮带轮29、皮带30、卡槽31、压缩机32、气液分离器33、翅片式冷凝器34、散热风扇35、化霜管36。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
请参阅图1-6，本发明提供的一种实施例：一种模具钢生产用热处理装置，包括输送机1，输送机1的下表面安装有支撑架5，输送机1的内部设置有钢带2，钢带2的外壁上设置有柔性石墨定位框架3，且柔性石墨定位框架3与钢带2固定连接，钢带2一端的外部安装有传动室4，且传动室4与输送机1固定连接，钢带2的下表面安装有托辊27，托辊27设置有若干个，且均与输送机1转动连接，输送机1的上方安装有热处理机构6，热处理机构6的内部设置有处理室21，处理室21壳体包括硅酸铝耐火纤维211和不锈钢层212，且不锈钢层212设置在硅酸铝耐火纤维211的外壁两侧，处理室21的内部设置有淬火腔22，处理室21的内壁四周均安装有电加热硅碳管23，热处理机构6上表面的两端均安装有液压缸14，液压缸14的输出端贯穿并延伸至热处理机构6的内部，且与处理室21固定连接，液压缸14的外壁上设置有进液口15，热处理机构6的外壁上安装有压缩气体冷却机7，压缩气体冷却机7的外壁上安装有温度表10，温度表10的一侧安装有压力表11，压缩气体冷却机7的出气口处安装有输气管道12，且输气管道12的一端贯穿并延伸至热处理机构6的内部，处理室21的上方安装有抽气管道13，且抽气管道13的一端贯穿并延伸至热处理机构6的外部，抽气管道13的另一端与抽真空设备连接，压缩气体冷却机7的一侧设置有配电柜16，且配电柜16与热处理机构6的外壁固定连接。
进一步，压缩气体冷却机7的前端安装有进气法兰8，进气法兰8的内部安装有尼龙过滤网9，压缩气体冷却机7的进气端通过进气法兰8与氮气罐法兰连接，在氮气进入后，可通过尼龙过滤网9滤除杂质，以保证氮气纯度。
进一步，压缩气体冷却机7的内部安装有压缩机32、气液分离器33和翅片式冷凝器34，压缩机32的输气端与气液分离器33的进气端相连通，气液分离器33的输气端与翅片式冷凝器34的进气端相连通，翅片式冷凝器34的外壁上安装有散热风扇35，压缩机32将氮气压缩后导入气液分离器33内，经由气液分离器33分离掉氮气中的水分，并与分离器内置的气态制冷剂接触，进行一次冷却，一次冷却的气体继续沿管道进入翅片式冷凝器34中，在液态制冷剂的循环作用下，进行二次冷却，最终导入淬火腔22内，进行有效制冷，降低模具钢温度。
进一步，翅片式冷凝器34的输气端上安装有化霜管36，且化霜管36的一端与输气管道12相连通，化霜管36依靠加热丝提升温度，避免管道温度过低结霜堵塞。
进一步，柔性石墨定位框架3的内部设置有卡槽31，且卡槽31与柔性石墨定位框架3为一体结构，钢带2的内壁上设置有石墨内衬层26，柔性石墨定位框架3能够依靠卡槽31与处理室21边框弹性卡合，以提升密封性能，钢带2内壁的石墨内衬层26能够填补钢带2编制时产生的缝隙，进一步保证密封效果。
进一步，输气管道12和抽气管道13的一端均通过石墨伸缩管24与热处理机构6连接，输气管道12和抽气管道13与热处理机构6的连接处安装有电磁阀25，且电磁阀25与热处理机构6法兰连接，石墨伸缩管24具有一定的伸缩性，使处理室21在液压缸14作用下能顺利升降，而电磁阀25则能更加快捷的控制输气管道12和抽气管道13的启闭。
进一步，传动室4内部的一端安装有第一皮带轮28，且第一皮带轮28通过连接轴与输送机1一端的主动轮传动连接，传动室4内部的另一端安装有第二皮带轮29，第一皮带轮28通过皮带30与第二皮带轮29传动连接，皮带30具有良好的弹性，在工作中能缓和冲击和振动，运动平稳无噪音，当荷过大时，皮带30会在轮上打滑，因而可以防止零件损坏，起安全保护的作用。
进一步，第二皮带轮29的后端安装有步进电机20，且步进电机20的输出端通过联轴器与第二皮带轮29传动连接，步进电机20可通过PLC控制器设置脉冲值，能够准确控制输送机1的运输距离。
进一步，配电柜16的前端面上安装有柜门17，且柜门17通过铰链与配电柜16转动连接，配电柜16的外壁上安装有电压电流表18，且电压电流表18设置有两个，配电柜16的一侧安装有弹跳锁19，配电柜16内安装有继电器等配电元件，能够对用电设备进行配电和控制，在电路出现过载、短路和漏电时，可以提供断电保护作用。
进一步，一种模具钢生产用热处理装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：将需要热处理的模具钢工件均匀摆放在输送机1钢带2上表面的柔性石墨定位框架3中；
步骤二：启动步进电机20，通过PLC控制器设置其脉冲值，使其依靠皮带30传动作用带动输送机1运行，将柔性石墨定位框架3内的模具钢工件输送至热处理机构6内；
步骤三：当到达处理室21下方时，停止输送机1继续运行，并驱动液压缸14，带动处理室21下移，使其与柔性石墨定位框架3上的卡槽31密封卡合；
步骤四：卡合完毕后，启动抽气管道13一端的抽真空设备，将淬火腔22内的空气抽出，使其处于抽真空状态，之后启动处理室21内壁四周的电加热硅碳管23，将腔内温度加热至960℃，进行高温淬火处理；
步骤五：淬火完毕后，将电加热硅碳管23的加热温度降至500℃，进行保温处理；
步骤六：保温结束后，依靠压缩气体冷却机7将冷却后的氮气导入腔体内部，对模具钢进行降温处理，以完成整个热处理过程，处理后的气体沿抽气管道13排出，进行回收利用。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种模具钢生产用热处理装置，包括输送机(1)，其特征在于：所述输送机(1)的下表面安装有支撑架(5)，所述输送机(1)的内部设置有钢带(2)，所述钢带(2)的外壁上设置有柔性石墨定位框架(3)，且柔性石墨定位框架(3)与钢带(2)固定连接，所述钢带(2)一端的外部安装有传动室(4)，且传动室(4)与输送机(1)固定连接，所述钢带(2)的下表面安装有托辊(27)，托辊(27)设置有若干个，且均与输送机(1)转动连接，所述输送机(1)的上方安装有热处理机构(6)，所述热处理机构(6)的内部设置有处理室(21)，所述处理室(21)壳体包括硅酸铝耐火纤维(211)和不锈钢层(212)，且不锈钢层(212)设置在硅酸铝耐火纤维(211)的外壁两侧，所述处理室(21)的内部设置有淬火腔(22)，所述处理室(21)的内壁四周均安装有电加热硅碳管(23)，所述热处理机构(6)上表面的两端均安装有液压缸(14)，液压缸(14)的输出端贯穿并延伸至热处理机构(6)的内部，且与处理室(21)固定连接，所述液压缸(14)的外壁上设置有进液口(15)，所述热处理机构(6)的外壁上安装有压缩气体冷却机(7)，所述压缩气体冷却机(7)的外壁上安装有温度表(10)，所述温度表(10)的一侧安装有压力表(11)，所述压缩气体冷却机(7)的出气口处安装有输气管道(12)，且输气管道(12)的一端贯穿并延伸至热处理机构(6)的内部，所述处理室(21)的上方安装有抽气管道(13)，且抽气管道(13)的一端贯穿并延伸至热处理机构(6)的外部，所述抽气管道(13)的另一端与抽真空设备连接，所述压缩气体冷却机(7)的一侧设置有配电柜(16)，且配电柜(16)与热处理机构(6)的外壁固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种模具钢生产用热处理装置，其特征在于：所述压缩气体冷却机(7)的前端安装有进气法兰(8)，所述进气法兰(8)的内部安装有尼龙过滤网(9)。
3.根据权利要求2所述的一种模具钢生产用热处理装置，其特征在于：所述压缩气体冷却机(7)的内部安装有压缩机(32)、气液分离器(33)和翅片式冷凝器(34)，所述压缩机(32)的输气端与气液分离器(33)的进气端相连通，所述气液分离器(33)的输气端与翅片式冷凝器(34)的进气端相连通，所述翅片式冷凝器(34)的外壁上安装有散热风扇(35)。
4.根据权利要求3所述的一种模具钢生产用热处理装置，其特征在于：所述翅片式冷凝器(34)的输气端上安装有化霜管(36)，且化霜管(36)的一端与输气管道(12)相连通。
5.根据权利要求1所述的一种模具钢生产用热处理装置，其特征在于：所述柔性石墨定位框架(3)的内部设置有卡槽(31)，且卡槽(31)与柔性石墨定位框架(3)为一体结构，所述钢带(2)的内壁上设置有石墨内衬层(26)。
6.根据权利要求1所述的一种模具钢生产用热处理装置，其特征在于：所述输气管道(12)和抽气管道(13)的一端均通过石墨伸缩管(24)与热处理机构(6)连接，所述输气管道(12)和抽气管道(13)与热处理机构(6)的连接处安装有电磁阀(25)，且电磁阀(25)与热处理机构(6)法兰连接。
7.根据权利要求1所述的一种模具钢生产用热处理装置，其特征在于：所述传动室(4)内部的一端安装有第一皮带轮(28)，且第一皮带轮(28)通过连接轴与输送机(1)一端的主动轮传动连接，所述传动室(4)内部的另一端安装有第二皮带轮(29)，所述第一皮带轮(28)通过皮带(30)与第二皮带轮(29)传动连接。
8.根据权利要求7所述的一种模具钢生产用热处理装置，其特征在于：所述第二皮带轮(29)的后端安装有步进电机(20)，且步进电机(20)的输出端通过联轴器与第二皮带轮(29)传动连接。
9.根据权利要求1所述的一种模具钢生产用热处理装置，其特征在于：所述配电柜(16)的前端面上安装有柜门(17)，且柜门(17)通过铰链与配电柜(16)转动连接，所述配电柜(16)的外壁上安装有电压电流表(18)，且电压电流表(18)设置有两个，所述配电柜(16)的一侧安装有弹跳锁(19)。
10.基于权利要求1-9任意一项所述一种模具钢生产用热处理装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将需要热处理的模具钢工件均匀摆放在输送机(1)钢带(2)上表面的柔性石墨定位框架(3)中；
步骤二：启动步进电机(20)，通过PLC控制器设置其脉冲值，使其依靠皮带(30)传动作用带动输送机(1)运行，将柔性石墨定位框架(3)内的模具钢工件输送至热处理机构(6)内；
步骤三：当到达处理室(21)下方时，停止输送机(1)继续运行，并驱动液压缸(14)，带动处理室(21)下移，使其与柔性石墨定位框架(3)上的卡槽(31)密封卡合；
步骤四：卡合完毕后，启动抽气管道(13)一端的抽真空设备，将淬火腔(22)内的空气抽出，使其处于抽真空状态，之后启动处理室(21)内壁四周的电加热硅碳管(23)，将腔内温度加热至960℃，进行高温淬火处理；
步骤五：淬火完毕后，将电加热硅碳管(23)的加热温度降至500℃，进行保温处理；
步骤六：保温结束后，依靠压缩气体冷却机(7)将冷却后的氮气导入腔体内部，对模具钢进行降温处理，以完成整个热处理过程，处理后的气体沿抽气管道(13)排出，进行回收利用。
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