CN113005272B - 一种模具热处理工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种模具热处理工艺，属于模具加工的技术领域，其包括以下步骤：S1、先进行模具的粗加工；S2、再进行900℃～1500℃的淬火处理，保温20min～40min；S3、淬火后进行水冷或油冷；S4、将模具放置回火炉内的转盘上，关闭炉门进行500℃～650℃的回火处理，同时驱动组件带动转盘转动，转盘上的升降装置带动模具升高，保温2h～4h，打开炉门并通过平移组件带动模具脱离回火炉进行空冷；S5、重复S4二至四次，本申请具有模具在回火时受热更加均匀，提高了模具自身硬度的效果。

Description

一种模具热处理工艺

技术领域

本申请涉及模具加工的技术领域，尤其是涉及一种模具热处理工艺。

背景技术

模具是工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具；简而言之，模具是用来制作成型物品的工具。

现有的可参考公告号为CN107419076A的中国专利，其公开了一种模具钢热处理工艺，包括如下步骤：(1)正火；(2)球化退火；(3)淬火；(4)回火；(5)冷冻处理；(6)时效处理；(7)保温、研磨；处理后的工件表面硬度高、耐磨性能好、精度高。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有模具直接放置在回火炉内进行回火时，由于回火炉内电热丝位置不变，导致模具自身各方位受热不均匀，并且模具下表面无法与热空气接触，进而使得模具的自身硬度达不到要求的缺陷。

发明内容

为了使模具在回火时受热更加均匀，以提高模具自身的硬度，本申请提供一种模具热处理工艺。

本申请提供的一种模具热处理工艺采用如下技术方案：

一种模具热处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1、先进行模具的粗加工；

S2、再进行900℃～1500℃的淬火处理，保温20min～40min；

S3、淬火后进行水冷或油冷；

S4、将模具放置回火炉内的转盘上，关闭炉门进行500℃～650℃的回火处理，同时驱动组件带动转盘转动，转盘上的升降装置带动模具升高，保温2h～4h，打开炉门并通过平移组件带动模具脱离回火炉进行空冷；

S5、重复S4二至四次。

通过采用上述技术方案，在模具进行粗加工后，将模具放入淬火炉内进行高温加热，使之奥氏体化，再保温后进行水冷或油冷，进行马氏体的转变，能够提高模具的强度、硬度和耐磨性；再将冷却后的模具放入回火炉内的转盘上进行回火，回火炉内的电热丝进行升温，驱动组件带动转盘转动，同时升降装置带动模具升高，此时模具在回火炉内悬空转动，并且模具下表面能够更好的与热空气进行接触，能够使模具整体受热更加均匀并消除内应力，提高了模具回火后的硬度；回火完毕后打开炉门，平移组件带动模具脱离回火炉进行空冷，缩短了模具加工时间并且安全性更高，再重复回火2～4次，最终使得模具的回火受热更均匀，自身硬度更加符合要求。

可选的，在S5中，重复完毕S4之后，将出炉后的模具进行-80℃～-120℃深冷处理，保温1.5h～2.5h，再空冷到室温。

通过采用上述技术方案，能够使模具自身残留的硬度较低的奥氏体向更加稳定且耐磨性更高的马氏体转变，并且使得马氏体的晶格更小，延长模具使用寿命；-80℃～-120℃的温度能够使模具所增加的残余内应力较少，减小了模具开裂的可能性，提高了模具的韧性，并减小模具的变形以提高尺寸稳定性。

可选的，在S5中，模具空冷到室温之后，再将模具放入回火炉内的转盘上，重复S3进行200℃～300℃的回火处理，保温2.5h～3.5h，空冷到室温。

通过采用上述技术方案，深冷后的模具再次进行回火，并且回火的温度相比于深冷处理前更低，能够更好的消除模具在深冷处理时增加的残留内应力，进而提高模具的硬度。

可选的，在S5中，模具进行深冷再回火并空冷到室温后，将模具放入井式氮化炉进行模具的400℃～550℃的氮化处理，保温10h～22h，并随炉冷却至室温。

通过采用上述技术方案，能够更加充分的使井式氮化炉内的氨气分解，并提高渗氮效率，更好的增加模具的耐磨性和表面硬度。

可选的，在S4中，所述升降装置包括四个竖直设置且呈矩形分布的齿条、四个分别与不同齿条啮合的升降齿轮、两个水平且相互平行的连接轴、供两个连接轴同步转轴的驱动机构，每两个升降齿轮同轴固设在一个连接轴上，相邻齿条正对的侧壁顶部位置均水平固设有用于支撑模具的放置板；转盘上表面竖直开设有四个分别供不同齿条竖直滑移的升降槽，转盘内部开设有与四个升降槽连通的空腔，所有升降齿轮均位于空腔内，连接轴转动连接在空腔内，驱动机构位于空腔内。

通过采用上述技术方案，驱动机构带动两个连接轴同步转动，进而使得四个升降齿轮同步转动，四个齿条同步升高或降低，模具在放置板上进行稳定升降，提高了模具的回火效率。

可选的，在S4中，所述驱动机构包括水平固定在空腔内的往复电机、同轴固设在往复电机上的主动齿轮、水平转动连接在空腔内并垂直于连接轴的联动轴、同轴固设在联动轴上并与主动齿轮啮合的从动齿轮、同轴固设在联动轴两端的主动锥齿轮、同轴固设在连接轴上并分别与不同主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮，两个从动锥齿轮分别位于连接轴相对的两侧。

通过采用上述技术方案，启动往复电机使得主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮通过联动轴带动两个主动锥齿轮同步转动，两个主动锥齿轮带动两个从动锥齿轮同步转动，进而使得两个连接轴和四个升降齿轮同步转动，提高了模具在转盘上的高度调节效率。

可选的，在S4中，所述转盘上表面竖直固设有四个限位套，四个齿条分别从不同的限位套内穿过。

通过采用上述技术方案，齿条从限位套内穿过，能够使得齿条在竖直方向上升降的更加稳定，并且能够增加升降槽的密封性，减小回火炉内温度对空腔内的温度影响。

可选的，在S4中，所述驱动组件包括驱动电机、第一齿轮和第二齿轮，回火炉内位于转盘一侧的位置开设有容纳腔，驱动电机竖直固设在回火炉外底壁上，第一齿轮同轴固设在驱动电机上并位于容纳腔内，第二齿轮固定套设在转盘周向侧壁的底部并位于容纳腔内，第一齿轮与第二齿轮啮合。

通过采用上述技术方案，启动驱动电机，使得第一齿轮带动第二齿轮转动，进而使得转盘转动，提高了转盘的转动效率，且驱动电机位于回火炉外部，提高了驱动电机的安全性。

可选的，在S4中，所述平移组件包括气缸、推板和水平设置的承接板，气缸固定在回火炉背离炉口的侧壁上，气缸的活塞杆伸入回火炉内并与推板固定，推板底端与承接板一侧固定，推板和承接板均位于回火炉内模具背离炉口的一侧，承接板上表面的高度低于模具下表面的最高高度，并高于转盘上表面的高度。

通过采用上述技术方案，升降装置带动模具升高，使得模具下表面高于承接板上表面，启动气缸使得承接板移动至模具下方，推板侧壁与模具侧壁抵接，在通过升降装置使得模具降低并放置到承接板上，再次启动气缸，即可使得承接板和推板带动模具脱离回火炉，提高了模具的空冷效率和安全性。

可选的，所述推板靠近模具的侧壁和承接板上表面均开设有若干通风孔。

通过采用上述技术方案，通风孔的设置能够使得模具外表面更多的与外界空气接触，进一步的提高了模具的空冷效率。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.驱动组件带动转盘转动，同时升降装置带动模具升高，此时模具在回火炉内悬空转动，并且模具下表面能够更好的与热空气进行接触，能够使模具整体受热更加均匀并消除内应力，提高了模具回火后的硬度，再重复回火2～4次，最终使得模具的回火受热更均匀，自身硬度更加符合要求；

2.深冷处理能够使模具自身残留的硬度较低的奥氏体向更加稳定且耐磨性更高的马氏体转变，并且使得马氏体的晶格更小，延长模具使用寿命；-80℃～-120℃的温度能够使模具所增加的残余内应力较少，减小了模具开裂的可能性，提高了模具的韧性，并减小模具的变形以提高尺寸稳定性；

3.驱动机构带动两个连接轴同步转动，进而使得四个升降齿轮同步转动，四个齿条同步升高或降低，模具在放置板上进行稳定升降，提高了模具的回火效率。

附图说明

图1是本申请实施例的结构示意图；

图2是为显示驱动组件的局部剖视图；

图3是为显示放置板位置的结构示意图；

图4是为显示升降装置的结构示意图；

图5是为显示升降装置的局部剖视图；

图6是为显示平移机构的结构示意图。

图中，1、回火炉；11、炉门；12、电热丝；13、容纳腔；2、转盘；21、升降槽；22、空腔；23、限位套；3、升降装置；31、齿条；311、放置板；32、升降齿轮；33、连接轴；34、驱动机构；341、往复电机；342、主动齿轮；343、联动轴；344、从动齿轮；345、主动锥齿轮；346、从动锥齿轮；4、驱动组件；41、驱动电机；42、第一齿轮；43、第二齿轮；5、平移机构；51、气缸；52、推板；53、承接板；531、通风孔。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种模具热处理工艺。

一种模具热处理工艺，包括以下步骤：

S1、对模具进行成孔和表面打磨。

S2、将粗加工后的模具放入淬火炉内进行900℃～1500℃的淬火处理，并，保温20min～40min，本实施例中具体为1200℃保温30min。

S3、淬火后的模具进行水冷或油冷，本实施例中具体为将模具放入淬火油池内进行油冷，使奥氏体组织向马氏体组织转变，以提高模具的强度、硬度和耐磨性。

S4、参考图1，将模具放入回火炉1内进行500℃～650℃回火处理，保温2h～4h后进行空冷，本实施例中具体为650℃保温3h，并随炉冷到300℃再进行空冷，以提高模具的硬度并消除内应力。

参考图1和图2，回火炉1为一侧开口，回火炉1一侧设有用于开闭炉口的炉门11，回火炉1内壁固设有若干电热丝12；回火炉1内底壁转动连接有转盘2，转盘2竖直设置，且转盘2底部位于回火炉1内底壁的下方，回火炉1内设有用于驱动转盘2进行自转的驱动组件4，驱动组件4包括竖直固定在回火炉1外底壁上的驱动电机41、与驱动电机41同轴固设的第一齿轮42、固定套设在转盘2周向侧壁底部并与第一齿轮42啮合的第二齿轮43，回火炉1内开设有容纳腔13，第一齿轮42和第二齿轮43的轴线均竖直设置，第一齿轮42和第二齿轮43均位于容纳腔13内；将模具放到转盘2上表面，关闭炉门11后电热丝12加热，同时启动驱动电机41使得第一齿轮42转动，第一齿轮42通过第二齿轮43带动转盘2转动，使得模具在回火炉1内转动，提高了模具的受热均匀性，进而使得模具在回火后的硬度更加符合要求。

参考图3和图4，转盘2上设有四个水平设置且相互平行的放置板311，放置板311的水平排布呈矩形状，转盘2上设有同时供四个放置板311进行升降的升降装置3，升降装置3包括四个竖直设置的齿条31、四个相互平行的升降齿轮32、两个水平设置且相互平行的连接轴33、供两个连接轴33同步转动的驱动机构34；转盘2上表面竖直开设有四个升降槽21，齿条31在升降槽21内竖直滑移，齿条31为两两一组，四个放置板311分别固设在每组齿条31相对的侧壁顶部；转盘2内部开设有与四个升降槽21连通的空腔22，升降齿轮32、连接轴33和驱动机构34均位于空腔22内，每两个升降齿轮32同轴固设在同一个连接轴33上，四个升降齿轮32分别位于四个齿条31的同一侧，且四个升降齿轮32分别与四个齿条31啮合；通过驱动机构34使得两个连接轴33同步转动，进而使得四个升降齿轮32同步转动，四个齿条31进行同步升降，提高了模具在回火炉1内的升降效率和升降稳定性。

参考图3，转盘2上表面位于升降槽21开口的位置均竖直固设有限位套23，每个齿条31均从不同的限位套23内穿过，使得齿条31的升降更加稳定，并且能够减小回火炉1内温度对空腔22内温度的影响，提高了升降装置3的安全性。

参考图4和图5，驱动机构34包括往复电机341、主动齿轮342、联动轴343、从动齿轮344、两个主动锥齿轮345和两个从动锥齿轮346，往复电机341水平固设在空腔22内，主动齿轮342同轴固设在往复电机341上，联动轴343水平转动连接在空腔22内并垂直于连接轴33，从动齿轮344同轴固设在联动轴343上并与主动齿轮342啮合，两个主动锥齿轮345同轴固设在联动轴343的两端，两个从动锥齿轮346分别同轴固设在两个连接轴33上，且两个主动锥齿轮345分别与不同的从动锥齿轮346啮合传动，两个从动锥齿轮346分别位于联动轴343相对的两侧；启动往复电机341使得主动齿轮342转动，主动齿轮342通过从动齿轮344带动联动轴343转动，联动轴343通过主动锥齿轮345带动两个从动锥齿轮346转动，两个从动锥齿轮346通过连接轴33带动四个升降齿轮32同步转动，提高了模具的升降效率。

参考图1和图6，回火炉1内设有用于带动模具脱离回火炉1进行空冷的平移机构5，平移机构5包括水平设置的气缸51、固定在气缸51活塞杆端部且竖直设置的推板52、水平固设在推板52底端的承接板53，气缸51固设在回火炉1外背离炉口的侧壁上，推板52在回火炉1内位于转盘2背离炉口的一侧，承接板53上表面和推板52靠近转盘2的侧壁均开设有若干通风孔531；承接板53上表面低于放置板311上表面的最高高度，承接板53下表面高于转盘2上表面；在模具需要空冷时，启动往复电机341使得模具下表面高于承接板53上表面，启动气缸51使得承接板53移动至模具下方、推板52与模具侧壁接触，再启动往复电机341使得模具降低，承接板53对模具进行支撑，再次启动气缸51即可使得模具移出回火炉1，提高了模具进行空冷时的效率和安全性。

S5、重复S4二至四次，本实施例中具体重复二次，在重复二次并使模具空冷至室温后，将模具放入深冷箱内进行-80℃～-120℃深冷处理，保温1.5h～2.5h，本实施例中具体为-90℃深冷并保温2h，再空冷到室温后再次放入回火炉1内的放置板311上，进行200℃～300℃的回火处理，保温2.5h～3.5h，本实施例中具体为280℃回火并保温3h，再空冷至室温后放入井式氮化炉内进行400℃～550℃的氮化处理，保温10h～22h，本实施例中具体为500℃的氮化处理并保温12h，再随炉冷却至室温；磨具先回火二次再进行深冷，能够将模具自身残留的不稳定的奥氏体向稳定的马氏体转变，提高了模具的韧性并使得模具的尺寸更加稳定，深冷后再次回火能够对模具深冷时产生的内应力进行消除，再进行模具的氮化处理，最终使得模具的硬度和耐磨性更佳。

本申请实施例一种模具热处理工艺的实施原理为：先对模具进行成孔和表面打磨，再对模具进行1200℃的淬火处理并保温30min后进行油冷；

将淬火后的模具放置到回火炉1内的放置板311上，关闭炉门11后电热丝12加热，同时启动驱动电机41使得第一齿轮42转动，第一齿轮42通过第二齿轮43带动转盘2转动，使得模具在回火炉1内转动，同时启动往复电机341，使得主动齿轮342转动，主动齿轮342通过从动齿轮344带动联动轴343转动，联动轴343通过主动锥齿轮345带动两个从动锥齿轮346转动，两个从动锥齿轮346通过连接轴33带动四个升降齿轮32同步转动，进而使得模具在回火炉1内悬空转动，以进行两次650℃并保温3h的回火处理，提高了模具的受热均匀性，进而使得模具在回火后的硬度更加符合要求；

再将模具空冷至室温后放入深冷箱进行-90℃深冷并保温2h，再空冷到室温后再次放入回火炉1内的放置板311上，进行280℃回火并保温3h，再空冷至室温后放入井式氮化炉内进行500℃的氮化处理并保温12h，再随炉冷却至室温，最终使得模具的硬度和耐磨性更佳。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种模具热处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1、先进行模具的粗加工；

S2、再进行900℃～1500℃的淬火处理，保温20min～40min；

S3、淬火后进行水冷或油冷；

S4、将模具放置回火炉(1)内的转盘(2)上，关闭炉门(11)进行500℃～650℃的回火处理，同时驱动组件(4)带动转盘(2)转动，转盘(2)上的升降装置(3)带动模具升高，保温2h～4h，打开炉门(11)并通过平移组件带动模具脱离回火炉(1)进行空冷；所述升降装置(3)包括四个竖直设置且呈矩形分布的齿条(31)、四个分别与不同齿条(31)啮合的升降齿轮(32)、两个水平且相互平行的连接轴(33)、供两个连接轴(33)同步转动的驱动机构(34)，每两个升降齿轮(32)同轴固设在一个连接轴(33)上，相邻齿条(31)正对的侧壁顶部位置均水平固设有用于支撑模具的放置板(311)；转盘(2)上表面竖直开设有四个分别供不同齿条(31)竖直滑移的升降槽(21)，转盘(2)内部开设有与四个升降槽(21)连通的空腔(22)，所有升降齿轮(32)均位于空腔(22)内，连接轴(33)转动连接在空腔(22)内，驱动机构(34)位于空腔(22)内；

S5、重复S4二至四次。

2.根据权利要求1所述的一种模具热处理工艺，其特征在于：在S5中，重复完毕S4之后，将出炉后的模具进行-80℃～-120℃深冷处理，保温1.5h～2.5h，再空冷到室温。

3.根据权利要求2所述的一种模具热处理工艺，其特征在于：在S5中，模具空冷到室温之后，再将模具放入回火炉(1)内的转盘(2)上，重复S3进行200℃～300℃的回火处理，保温2.5h～3.5h，空冷到室温。

4.根据权利要求3所述的一种模具热处理工艺，其特征在于：在S5中，模具进行深冷再回火并空冷到室温后，将模具放入井式氮化炉进行模具的400℃～550℃的氮化处理，保温10h～22h，并随炉冷却至室温。

5.根据权利要求1所述的一种模具热处理工艺，其特征在于：在S4中，所述驱动机构(34)包括水平固定在空腔(22)内的往复电机(341)、同轴固设在往复电机(341)上的主动齿轮(342)、水平转动连接在空腔(22)内并垂直于连接轴(33)的联动轴(343)、同轴固设在联动轴(343)上并与主动齿轮(342)啮合的从动齿轮(344)、同轴固设在联动轴(343)两端的主动锥齿轮(345)、同轴固设在连接轴(33)上并分别与不同主动锥齿轮(345)啮合的从动锥齿轮(346)，两个从动锥齿轮(346)分别位于连接轴(33)相对的两侧。

6.根据权利要求1所述的一种模具热处理工艺，其特征在于：在S4中，所述转盘(2)上表面竖直固设有四个限位套(23)，四个齿条(31)分别从不同的限位套(23)内穿过。

7.根据权利要求1所述的一种模具热处理工艺，其特征在于：在S4中，所述驱动组件(4)包括驱动电机(41)、第一齿轮(42)和第二齿轮(43)，回火炉(1)内位于转盘(2)一侧的位置开设有容纳腔(13)，驱动电机(41)竖直固设在回火炉(1)外底壁上，第一齿轮(42)同轴固设在驱动电机(41)上并位于容纳腔(13)内，第二齿轮(43)固定套设在转盘(2)周向侧壁的底部并位于容纳腔(13)内，第一齿轮(42)与第二齿轮(43)啮合。

8.根据权利要求1所述的一种模具热处理工艺，其特征在于：在S4中，所述平移组件包括气缸(51)、推板(52)和水平设置的承接板(53)，气缸(51)固定在回火炉(1)背离炉口的侧壁上，气缸(51)的活塞杆伸入回火炉(1)内并与推板(52)固定，推板(52)底端与承接板(53)一侧固定，推板(52)和承接板(53)均位于回火炉(1)内模具背离炉口的一侧，承接板(53)上表面的高度低于模具下表面的最高高度，并高于转盘(2)上表面的高度。

9.根据权利要求8所述的一种模具热处理工艺，其特征在于：所述推板(52)靠近模具的侧壁和承接板(53)上表面均开设有若干通风孔(531)。

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