一种模具型面复合强化装置及方法
【专利摘要】本发明提出一种模具型面复合强化装置及方法，该装置包括机械手臂、工作台、底座、旋转台、感应淬火线圈和磁场处理线圈，机械手臂的底端与底座相连，顶端与旋转台相连，感应淬火线圈和磁场处理线圈分别安设于旋转台的上平面和下平面上，通过控制机械手臂使旋转台移动和旋转，完成对模具的感应淬火处理和磁场处理。本发明通用性强，处理时间短，操作简单，明显提高模具型面性能。
【专利说明】
一种模具型面复合强化装置及方法
技术领域
[0001]本发明属于机械工程技术的技术领域，尤其涉及一种模具型面复合强化装置及方法。
【背景技术】
[0002]通过对模具失效分析发现，80%以上的失效形式是表面损伤。对模具表面进行强化处理，提高模具硬度、耐磨性、耐腐蚀性和高温抗氧化性是提高模具寿命的重要措施。
[0003]感应加热表面淬火是根据电磁感应原理和电流集肤效应，仅在工件表面产生高密度涡电流，并利用电流热效应将工件表面迅速加热至奥氏体状态，随后快速冷却而获得马氏体组织的表面热处理方法。感应淬火加热速度快，热效率高，变形小，表面氧化脱碳量少，工件表面硬度高，缺口敏感性小，冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高，有利于发挥材料的潜力，节约材料消耗，提高零件使用寿命。
[0004]磁场处理技术是实现金属材料组织性能快速转变的一项新型材料处理方法。具体来说，这种技术就是将金属材料置于特定磁场中磁化至饱和或接近饱和状态，通过调整合适的磁处理工艺参数，改变材料内部的位错密度分布形态，从而达到改善材料微观组织、降低残余应力、提高硬度及改善其分布均匀性和延长使用寿命的目的。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种模具型面复合强化装置及方法，能够快速有效地提高模具型面性能，而且效率高、成本相对较低、适用于模具复杂型面的强化处理，且对环境几乎没有污染。
[0006]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种模具型面复合强化装置，其特征在于，包括机械手臂、工作台、底座、旋转台、感应淬火线圈和磁场处理线圈，所述机械手臂的底端与所述底座相连，顶端与所述旋转台相连，所述感应淬火线圈和磁场处理线圈分别安设于旋转台的上平面和下平面上。
[0007]按上述方案，所述感应淬火线圈为空心铜管，管壁开有小孔。
[0008]按上述方案，所述磁场处理线圈用包漆铜线绕制而成，铁芯的材料为硅钢片。
[0009]按上述方案，所述工作台上平面两侧对称设有限位滑块。
[0010]一种模具型面复合强化方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0011]A)设备准备，将待处理模具放置于工作台上，并使用限位滑块固定，根据模具材料、模具形状尺寸及硬化层深度的要求选择感应淬火工艺参数和冷却液类型；
[0012]B)感应淬火处理，通过控制机械手臂使旋转台移动和旋转，让感应淬火线圈朝下，并使其靠近模具型面，设定线圈电源参数，并只对感应淬火线圈供电，当模具表面温度达到材料奥氏体状态温度后，控制冷却液从铜管喷出以对模具表面进行冷却，完成线圈附近区域淬火过程，设定旋转台的移动路线和速度，以完成整个模具型面的感应淬火过程；
[0013]C)磁场处理，待模具冷却至室温后，控制机械手臂使旋转台移动和旋转，让磁场处理线圈朝下，并使其靠近模具型面，线圈铁芯的底面应该尽量与模具表面贴合，设定线圈电源参数，并只对磁场处理线圈供电，完成线圈附近区域磁场处理过程，设定旋转台的移动路线和速度，以完成整个模具型面的磁场处理过程。
[0014]本发明的有益效果是:本发明提供一种模具型面复合强化装置及方法，采用感应淬火-磁场改性复合处理工艺，处理时间短，操作简单，磁场处理能降低感应淬火处理后残留在模具表面的残余应力，从而避免了感应淬火后的低温回火过程，处理过程既节能又环保，具有良好的综合效益，通过对复合处理的工艺线圈进行合理设计，就可以适应于各种复杂型面的模具，通用性强。
【附图说明】
[0015]图1为本发明一个实施例的结构示意图。
[0016]其中:1.机械手臂，2.工作台，3.底座，4.旋转台，5.感应淬火线圈，6.磁场处理线圈，7.限位滑块，8.模具。
【具体实施方式】
[0017]为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
[0018]如图1所示，一种模具型面复合强化装置，包括机械手臂1、工作台2、底座3、旋转台
4、感应淬火线圈5和磁场处理线圈6，机械手臂的底端与底座相连，顶端与旋转台相连，感应淬火线圈和磁场处理线圈分别安设于旋转台的上平面和下平面上，机械手臂可带动旋转台移动和旋转。
[0019]感应淬火线圈用于模具8的型面感应淬火处理，感应淬火线圈为空心铜管，管壁开有小孔，内部通冷却介质，并从小孔中喷出；磁场处理线圈用于模具型面磁场处理，磁场处理线圈用包漆铜线绕制而成，铁芯的材料为硅钢片，用来增加磁场强度，铁芯上线圈缠绕方向应使电流同向，这样才能使通过模具的磁通量相互叠加，保证模具能够被磁化至饱和。
[0020]工作台上平面两侧对称设有限位滑块7，用于固定模具。
[0021]使用本装置对模具进行感应淬火-磁场改性复合处理工艺，包括以下步骤:
[0022]1.将待处理模具放置于工作台上，并使用限位滑块固定；
[0023]2.根据模具材料、形状尺寸及硬化层深度的要求选择感应淬火工艺参数和冷却液类型；
[0024]3.控制机械手臂使旋转台移动和旋转，让感应淬火线圈朝下，并使其靠近模具型面；
[0025]4.设定线圈电源参数，并只对感应淬火线圈供电，当模具表面温度达到材料奥氏体状态温度后，控制冷却液从铜管管壁的小孔喷出以对模具表面进行冷却，完成线圈附近区域淬火过程，继续使用机械手臂控制旋转台的移动路线和速度，以完成整个模型面的感应淬火过程；
[0026]5.待模具冷却至室温后，控制机械手臂使旋转台移动和旋转，让磁场处理线圈朝下，并使其靠近模具型面，为了避免漏磁，线圈铁芯的底面应该尽量与模具表面贴合；
[0027]6.根据模具材料选择并设定线圈电源参数，并只对磁场处理线圈供电，每个区域处理90s，即完线圈附近区域磁场处理过程，继续使用机械手臂控制旋转台的移动路线和速度，以完成整个模具型面的磁场处理过程。
[0028]通过以上操作即完成感应淬火-磁场改性复合处理工艺全过程。
【主权项】
1.一种模具型面复合强化装置，其特征在于，包括机械手臂、工作台、底座、旋转台、感应淬火线圈和磁场处理线圈，所述机械手臂的底端与所述底座相连，顶端与所述旋转台相连，所述感应淬火线圈和磁场处理线圈分别安设于旋转台的上平面和下平面上。2.根据上述权利要求1所述的一种模具型面复合强化装置，其特征在于，所述感应淬火线圈为空心铜管，管壁开有小孔。3.根据上述权利要求1所述的一种模具型面复合强化装置，其特征在于，所述磁场处理线圈用包漆铜线绕制而成，铁芯的材料为硅钢片。4.根据上述权利要求1所述的一种模具型面复合强化装置，其特征在于，所述工作台上平面两侧对称设有限位滑块。5.一种模具型面复合强化方法，其特征在于，包括如下步骤: A)设备准备，将待处理模具放置于工作台上，并使用限位滑块固定，根据模具材料、模具形状尺寸及硬化层深度的要求选择感应淬火工艺参数和冷却液类型； B)感应淬火处理，通过控制机械手臂使旋转台移动和旋转，让感应淬火线圈朝下，并使其靠近模具型面，设定线圈电源参数，并只对感应淬火线圈供电，当模具表面温度达到材料奥氏体状态温度后，控制冷却液从铜管喷出以对模具表面进行冷却，完成线圈附近区域淬火过程，设定旋转台的移动路线和速度，以完成整个模具型面的感应淬火过程； C)磁场处理，待模具冷却至室温后，控制机械手臂使旋转台移动和旋转，让磁场处理线圈朝下，并使其靠近模具型面，线圈铁芯的底面应该尽量与模具表面贴合，设定线圈电源参数，并只对磁场处理线圈供电，完成线圈附近区域磁场处理过程，设定旋转台的移动路线和速度，以完成整个模具型面的磁场处理过程。
【文档编号】C21D9/00GK106086355SQ201610440266
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月17日
【发明人】华林, 宋燕利, 余成
【申请人】武汉理工大学