阅读说明：本技术 一种模具氮化工艺 (Mold nitriding process ) 是由 杨如宏 蒋佳丽 吴露雷 顾剑锋 王博 张幸 杨旭东 于 2019-10-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种模具氮化工艺,包括以下步骤：表面清理、预氧化和可控氮化,此模具及模具氮化工艺,本发明的可控渗氮方法,提升表面硬度的同时,调节氮化层深度,提高模具的热疲劳性能,在保证模具表面渗层的高硬度和高热疲劳性能的同时,提高了渗氮层的深度,能够有效阻止热裂纹萌生及扩展,区别于传统的渗氮工艺,预氧化为后续渗氮提供更为便捷扩散通道,保证氮原子渗入,提高硬度的同时抑制Fe-N化合物层。(The invention discloses a mold nitriding process, which comprises the following steps: the surface cleaning, the pre-oxidation and the controllable nitridation, the die and the die nitridation process, the controllable nitridation method of the invention can adjust the depth of a nitrided layer and improve the thermal fatigue performance of the die while improving the surface hardness, can improve the depth of a nitrided layer while ensuring the high hardness and the high thermal fatigue performance of a surface nitrided layer of the die, can effectively prevent the initiation and the expansion of thermal cracks, is different from the traditional nitridation process, provides a more convenient diffusion channel for the subsequent nitridation by the pre-oxidation, ensures the penetration of nitrogen atoms, and inhibits an Fe-N compound layer while improving the hardness.)

一种模具氮化工艺

技术领域

本发明涉及压铸模技术领域，具体为一种模具氮化工艺。

背景技术

压铸模具是一种重要的热作模具，全世界大约50%的铝合金产品由压铸工艺完成。压铸生产铝合金产品过程中，长期处于高温高压的环境，充型时，模具内表面因快速升温而产生膨胀，形成压应力。与此相反，当模具打开及在冷却剂作用下冷却时，表层金属由于温度迅速下降而产生收缩，形成拉应力。拉压应力反复交替进行，超过材料强度后就会形成热裂，即热疲劳裂纹，热疲劳裂纹达到一定程度后导致模具失效，另外，高温金属液还会对模具表面造成磨损和熔蚀等形式的失效，在氮化工艺前需要对模板进行打磨处理并清洗，在通常打磨后需要人工拆卸进行清洗，因为模板中心存在模腔等凹陷区域在打磨装置上直接清洗则存在残留，这及其影响加工效率。为此，我们提出一种模具氮化工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模具氮化工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种模具氮化工艺，包括以下步骤：

步骤一：表面清理：通过设备去除模具表面氧化层，再进行清洗。

步骤二：预氧化工艺：通过将样品在空气中加热，形成较薄的氧化层，促进氮化过程。

步骤三：可控氮化：通过调整温度、氨分解率及渗氮时间等工艺参数，抑制白层的形成，提高表层硬度的同时保证渗层深度。

所述步骤一中的表面清理包括以下步骤：

a：该步骤包括对待打磨件进行打磨的打磨机，打磨机上设置有翻转板，打磨机的打磨输出端对翻转板上的待打磨件进行打磨。

b：该步骤包括翻转板，翻转板的下方设置有翻转装置，通过翻转装置能对翻转板进行一定角度的调节。

c：该步骤包括微调装置，所述微调装置设置于翻转板的内部，通过微调装置能对翻转板进行进一步的角度微调。

优选的，所述的有机溶剂为酒精或者丙酮等。

优选的，所述的步骤二，预氧化加热温度为400~500℃，保温时间2~4h。

优选的，可控氮化温度为500~600℃，氨分解率为75~95%，渗氮时间为10~25h。

优选的，该条件下得到渗层深度为100μm，硬度为900~1000Hv。

优选的，所述翻转装置包括第一丝杆，所述打磨机的内部开设有凹槽，所述第一丝杆的两端通过轴承与凹槽内壁连接，且所述第一丝杆的任意一端贯穿凹槽侧壁连接有电机，所述第一丝杆上螺纹连接有第一螺纹套，且所述第一螺纹套的外壁上铰接有顶起杆，所述顶起杆的另一端铰接有微动板，所述微动板转动连接在翻转板上。

优选的，所述微调装置包括转动块，所述转动块的一端与微动板铰接，所述转动杆的另一端两侧滑动连接有滑轨，所述滑轨固定与翻转板的内部，所述转动杆靠近滑轨的一端铰接有电动伸缩杆。

优选的，所述固定板与翻转板上均设置有T型槽，所述T型槽内滑动连接有T型块。

优选的，所述T型块包括第二丝杆，所述第二丝杆的两端通过轴承固定于T型块的内部，且所述第二丝杆的一端贯穿T型块的顶部，所述第二丝杆上螺纹连接有第二螺纹套，所述第二螺纹套的外壁连接连接块，且连接块的另一端连接有限位块，且所述限位块与T型块一侧壁开设的滑槽滑动连接。

优选的，所述第二丝杆贯穿T型块的一端连接有多边形块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过翻转装置对放置打磨件的翻转板进行一定角度的翻转，在打磨完成之后，可以通过翻转板的翻转，易使其内部的碎屑排出，这样便于人为的对翻转板进行清洗，一定程度上提高了整个的加工效率。

2、本发明的可控渗氮方法，提升表面硬度的同时，调节氮化层深度，提高模具的热疲劳性能，在保证模具表面渗层的高硬度和高热疲劳性能的同时，提高了渗氮层的深度，能够有效阻止热裂纹萌生及扩展。

3、本发明区别于传统的渗氮工艺，预氧化为后续渗氮提供更为便捷扩散通道，保证氮原子渗入，提高硬度的同时抑制Fe-N化合物层。

附图说明

图1为本发明工艺流程图；

图2为打磨装置整体图；

图3为打磨装置半剖图；

图4为图3中A区放大示意图；

图5为打磨装置为装翻转板结构图；

图6为图5中B区放大示意图图；

图7为T型块整体图；

图8为T型块半剖图;

图9为翻转板与微动板连接图；

图10为翻转板与微动板半剖示意图；

图11为图10中C区放大示意图。

图中：3-翻转板；4-翻转装置；5-T型块；6-电机；8-凹槽；9-第一螺纹套；10-顶起杆；11-T型槽；12-第二丝杆；14-第二螺纹套；15-连接块；16-限位块；17-滑槽；18-多边形块；19-行程开关；21-第一丝杆；22-微调装置；23-转动块；24-电动伸缩杆；25-微动板；26-滑轨。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

请参阅图1-11，本发明提供一种技术方案：一种模具氮化工艺，包括以下步骤：

步骤一：表面清理：通过设备去除模具表面氧化层，再进行清洗。

步骤二：预氧化工艺：通过将样品在空气中加热，形成较薄的氧化层，促进氮化过程。

步骤三：可控氮化：通过调整温度、氨分解率及渗氮时间等工艺参数，抑制白层的形成，提高表层硬度的同时保证渗层深度。

所述步骤一中的表面清理包括以下步骤：

a：该步骤包括对待打磨件进行打磨的打磨机，打磨机上设置有翻转板，打磨机的打磨输出端对翻转板上的待打磨件进行打磨。

b：该步骤包括翻转板，翻转板的下方设置有翻转装置，通过翻转装置能对翻转板进行一定角度的调节。

c：该步骤包括微调装置，所述微调装置设置于翻转板的内部，通过微调装置能对翻转板进行进一步的角度微调。

所述的有机溶剂为酒精或者丙酮等。

所述的步骤二，预氧化加热温度为400~500℃，保温时间2~4h。

所述的步骤三，可控氮化温度为500~600℃，氨分解率为75~95%，渗氮时间为10~25h。

步骤三的条件下得到渗层深度为100μm，硬度为900~1000Hv。

具体实施方式：因为模具在空气中氧化，其表面存在一层金属化合物的氧化膜，先通过机械打磨除去热作模具表面氧化膜，打磨会产生金属磨削，用有机溶剂或清洗剂擦拭模具表面，去除打磨造成的油污和金属粉尘等杂物，在去除氧化膜和表面杂物后要快速入炉进行预氧化加热，防止在未入炉预氧化时就再次被空气氧化，在400~500℃的温度中保温2~4h进行加热预氧化，加热预氧化后开始可控氮化，可控氮化的设置条件为反应温度为500~600℃和氨分解率为75~95%，在该条件下持续10~25h，其最终的到的模具上的渗层深度为100μm，模具表面的硬度为900~1000Hv。

所述打磨机上的主体以及加工臂均为现有的打磨机结构，固定板固定在主体上，翻转板3铰接在固定板的中部，翻转板3的下方设置有翻转装置4，通过翻转装置4能对翻转板3进行一定角度的调节，所述微调装置22设置于翻转板3的内部，通过微调装置22能对翻转板3进行进一步的角度微调。

所述翻转装置包括第一丝杆21，所述打磨机的内部开设有凹槽8，所述第一丝杆21的两端通过轴承与凹槽8内壁连接，且所述第一丝杆21的任意一端贯穿凹槽8侧壁连接有电机6，所述第一丝杆21上螺纹连接有第一螺纹套9，且所述第一螺纹套9的外壁上铰接有顶起杆10，所述顶起杆10的另一端铰接有微动板25，所述微动板25转动连接在翻转板3上

具体实施方式：翻转装置4从翻转板3的底面中部顶起翻转板3，并且翻转板3绕其铰接处转动，从而达到与固定板成90度状态，翻转装置4是由电机6的输出轴带动第一丝杆21转动，因为第一螺纹套9是与第一丝杆21螺纹连接，因此第一螺纹套9向加工臂一侧运动，加工臂运动使顶起杆10顶起翻转板3，丝杆与螺纹套的连接传动方式较稳固且螺纹连接具有自锁功能，不会在顶出装置4出现特殊情况时翻转板3会自动下落而出现意外。

所述微调装置包括转动块23，所述转动块23的一端与微动板25铰接，所述转动杆23的另一端两侧滑动连接有滑轨26，所述滑轨26固定与翻转板3的内部，所述转动杆23靠近滑轨26的一端铰接有电动伸缩杆24。

所述固定板2与翻转板3上均设置有T型槽11，所述T型槽11内滑动连接有T型块5。

所述T型块5包括第二丝杆12，所述第二丝杆12的两端通过轴承固定于T型块5的内部，且所述第二丝杆12的一端贯穿T型块5的顶部，所述第二丝杆12上螺纹连接有第二螺纹套14，所述第二螺纹套14的外壁连接有连接块15，且连接块15的另一端连接有限位块16，且所述限位块16与T型块5一侧壁开设的滑槽17滑动连接。

所述第二丝杆14贯穿T型块5的一端连接有多边形块18。

具体实施方式：固定板与翻转板3上的横向和纵向都开设有T型槽11，T型块5可在T型槽内滑动以方便固定不同尺寸的模板，T型块5上的固定是可以调节的，因为每副模具的模板的厚度都是不同的，因此固定的高度也不同，现有的固定方式都是通过螺钉来固定一个块，在通过在块与固定板2之间的空间内增加垫块，不仅操作繁琐且需要制作多种规格垫块，因此在T型块5内设置第二丝杆12与第二螺纹套14螺纹连接，第二螺纹套14可在第二丝杆12上上下移动，通过第二丝杆14的正反转即可调节其位置，连接块15与第二螺纹套15固定连接的，因此其位置也会变动，而限位块16使通过螺钉与连接块15连接是因为在通过模板的侧孔固定时可能是个圆孔，因此限位块16也可以更换成圆形块便于固定与保护模具，因为顶出装置4最多能使翻转板3与固定板2的夹角为90度，在90度时，模板上的一些凹槽的侧面也就与固定板2平行，还是不利于一些加工废削的清除，因此通过微调装置22使翻转板3再次改动小角度，当顶出装置4顶出到最大角度90度时，电动伸缩杆24工作，其输出端伸出并顶动转动块23的一端，改端是与滑轨26滑动连接的，因此会沿着滑轨26滑动，转动块22的另一端与微动板25铰接，因此转动块22在滑轨26上滑动时，会逐渐时翻转板3与微动板25距离变大，但其另一端两者时铰接的，因此会使翻转板3以其与微动板25的铰接处的轴线为圆心转动，因为只需要改变小角度即可使模板上的凹槽成为向下倾斜的状态，因此不需要大型的电动伸缩杆，在凹槽成为向下倾斜的后，即可使用设备上的清洗设备的清洗液带着废削自动从模板内流走。

所述第二丝杆12一端贯穿T型块并连接有多边形块18，多边形块18是便于转动第二丝杆12，从而便于固定与松开限位块16.

所述固定板上设置有行程开关19，当翻转板3向上翻转时会撞到加工臂，在操作员未注意到的情况下就可能使模板与加工臂相撞，即损坏了模具又影响了加工臂的使用，因此行程开关19可在翻转板3离开时提供信号，使控制器控制加工臂转向侧面。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。