專利名稱：輪胎模具強(qiáng)韌化處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種輪胎模具強(qiáng)韌化處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
輪胎模具在近10年獲得了高速發(fā)展，從上世紀(jì)80年代成功研制第一批子午線輪胎活絡(luò)模具開始，我國(guó)輪胎模具制造技術(shù)日趨成熟。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著我國(guó)汽車制造業(yè)的迅猛崛起，輪胎模具制造業(yè)更面臨前所未有的發(fā)展機(jī)遇。
提高輪胎模具的工作性能和使用壽命，為輪胎工業(yè)提供更優(yōu)質(zhì)更經(jīng)濟(jì)的輪胎模具，是輪胎模具制造業(yè)一直追求的目標(biāo)。
輪胎模具選用材料及其熱處理、表面強(qiáng)化處理是影響輪胎模具性能和壽命諸因素中的主要因素。輪胎模具采用國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)塑料模具鋼，在保證原材料高精密度和高純凈度的前提下，如何應(yīng)用先進(jìn)的強(qiáng)韌化預(yù)先熱處理設(shè)備及工藝，使輪胎模具整體具有良好的綜合力學(xué)性能，并為最終的模具表面強(qiáng)化處理提供理想的金相組織，這是必須解決的技術(shù)課題。
通常，輪胎模具的預(yù)先熱處理采用完全退火工藝，這種完全退火雖然達(dá)到了消除內(nèi)應(yīng)力和降低硬度的目的，但輪胎模具整體綜合力學(xué)性能較差，且能耗高、生產(chǎn)率低，這些因素必然制約輪胎模具工作性能和使用壽命的提升，加大生產(chǎn)成本和降低設(shè)備利用率，因此，必須研發(fā)新的輪胎模具預(yù)先熱處理設(shè)備和工藝，以提升輪胎模具整體綜合力學(xué)性能、節(jié)省能源和提高生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述問題，提供一種生產(chǎn)率高、能耗低，能執(zhí)行強(qiáng)韌化熱處理工藝，能獲得顯微組織具有細(xì)晶粒度，使輪胎模具整體具有良好的綜合力學(xué)性能和切削性能，并為模具的表面強(qiáng)化處理提供理想金相組織的輪胎模具強(qiáng)韌化處理設(shè)備。
本實(shí)用新型，包括爐體、加熱裝置、冷卻裝置和溫控裝置，爐體包括爐殼、爐襯和耐火磚層，且由外及里設(shè)置構(gòu)成爐壁，在爐面上設(shè)置蓋板，在爐口上設(shè)置砂封圈，爐蓋通過砂封圈蓋于爐口上；加熱裝置由燃油燃燒器和將燃燒熱氣導(dǎo)入爐內(nèi)的導(dǎo)向磚筒構(gòu)成，燃油燃燒器的燃燒氣體出口通過安裝板及其連接件與導(dǎo)向磚筒的外端連接，導(dǎo)向磚筒的內(nèi)端與爐膛相通；冷卻裝置由鼓風(fēng)機(jī)、導(dǎo)風(fēng)管和出風(fēng)管構(gòu)成，導(dǎo)風(fēng)管從鼓風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口開始，延伸至爐膛底部周邊，并在所述導(dǎo)風(fēng)管上，裝設(shè)冷卻氣體出風(fēng)管。
本實(shí)用新型，所述燃油燃燒器、鼓風(fēng)機(jī)和溫控裝置均采用外購(gòu)成套設(shè)備，按其說明安裝和調(diào)試。
本實(shí)用新型，所述燃燒氣體導(dǎo)向磚筒的底部可與爐膛底部處于同一平面；所述燃燒氣體導(dǎo)向磚筒與爐膛內(nèi)壁成切線方向進(jìn)入爐膛；可由高鋁礬土壓制燒結(jié)成整塊結(jié)構(gòu)，其末端為弧形，該弧形與爐膛的圓形內(nèi)壁相適應(yīng)。
本實(shí)用新型，所述導(dǎo)風(fēng)管可通過風(fēng)管導(dǎo)向磚筒伸進(jìn)爐膛，所述風(fēng)管導(dǎo)向磚筒可由高鋁礬土壓制燒結(jié)成整塊結(jié)構(gòu)，從爐殼一直延伸到爐膛，其末端為弧形，該弧形與爐膛的圓形內(nèi)壁相適應(yīng)。
本實(shí)用新型，在所述導(dǎo)風(fēng)管上可按等距裝設(shè)12個(gè)冷卻氣體出風(fēng)管，所述出風(fēng)管按與水平方向成60°、45°、30°三種角度相間順序焊接在導(dǎo)風(fēng)管上。
輪胎模具強(qiáng)韌化處理的機(jī)理是細(xì)晶強(qiáng)化。模具鋼材顯微結(jié)構(gòu)的晶粒度對(duì)鋼的強(qiáng)度和韌性均有影響，細(xì)小球狀的碳化物及小的碳化物間距，在提高機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)提高了模具的韌性，在復(fù)雜應(yīng)力的作用下不易變形開裂，此外，細(xì)小的晶粒度必然使相界面顯著增加，為最終的表面強(qiáng)化處理提供了更好的滲入條件。為使輪胎模具在預(yù)先熱處理時(shí)實(shí)現(xiàn)細(xì)晶強(qiáng)化，工藝參數(shù)的控制包括快速加熱、適當(dāng)?shù)募訜釡囟群捅貢r(shí)間、較快的冷卻速度等因素，其中，快速加熱及較快冷卻是實(shí)現(xiàn)強(qiáng)韌化處理的關(guān)鍵。輪胎模具在快速加熱時(shí)奧氏體的形成同樣是形核和核心的長(zhǎng)大過程，奧氏體的形核需要形核功，加熱速度快，形核功率低，形核量增加，提高形核率，有助于晶粒細(xì)化。同時(shí)，快速加熱時(shí)工件內(nèi)外的溫度梯度所產(chǎn)生的應(yīng)力引起位錯(cuò)的滑移和攀移，造成的大量空位促進(jìn)了形核和核心的長(zhǎng)大過程。輪胎模具預(yù)先熱處理應(yīng)以獲得細(xì)小粒狀珠光體為目的，粒狀珠光體比片狀珠光體的強(qiáng)度和硬度較低而塑性韌性較好并具有良好的切削性能，粒狀珠光體的形成條件是加熱時(shí)奧氏體化溫度較低、冷卻時(shí)過冷度較小，為獲得具有較高強(qiáng)度和硬度的粒狀珠光體，輪胎模具加熱保溫后進(jìn)行強(qiáng)制性風(fēng)冷，以提高冷卻速度，降低過冷度。綜合上述，輪胎模具強(qiáng)韌化處理設(shè)備的設(shè)計(jì)必須保證能夠?qū)崿F(xiàn)加熱速度快，短時(shí)間內(nèi)能升溫到相變溫度(AC1)以上，工件加熱均勻，能自動(dòng)控溫，模具保溫后冷卻時(shí)過冷度較小，設(shè)備使用效率高，能耗低。為此，輪胎模具強(qiáng)韌化處理設(shè)備在爐襯部位采用高性能的硅酸鋁耐火纖維及超輕質(zhì)珍珠巖作為保溫材料；爐蓋完全采用硅酸鋁耐火纖維作為耐火保溫材料；燃燒系統(tǒng)由整體式全自動(dòng)柴油燃燒器及燃燒氣體導(dǎo)向磚筒等組成；冷卻系統(tǒng)由鼓風(fēng)機(jī)、冷卻氣體導(dǎo)向磚筒、導(dǎo)風(fēng)管及冷卻氣體出風(fēng)管等組成；爐溫控制由自動(dòng)控溫系統(tǒng)完成。
本實(shí)用新型的工作原理整體式全自動(dòng)柴油燃燒器采用旋流與直流配風(fēng)，使燃油與助燃空氣充分混合，獲得良好的燃料濃度場(chǎng)，旋流風(fēng)造成高溫?zé)煔獾幕亓?，提高火焰穩(wěn)定性，因而燃燒安全、排煙干凈、污染極小，符合嚴(yán)格的空氣管理?xiàng)l例，同時(shí)，燃燒器采用高壓離心式噴嘴霧化燃油，噴油壓力≥0.6MPa均能獲得滿意的霧化效果，所以耗能少、噪聲低；燃燒氣體導(dǎo)向磚筒的作用在于使高溫燃燒氣體沿著切線方向進(jìn)入爐膛，達(dá)到均勻快速加熱工件的目的。試驗(yàn)證明，本實(shí)用新型的大型強(qiáng)韌化處理設(shè)備，若爐膛尺寸為直徑2000mm×1800mm，空爐時(shí)由室溫升至臨界溫度AC1的時(shí)間只需40min，耗油量約為40kg，其能耗僅為同類型井式電爐的1/5。強(qiáng)制式風(fēng)冷系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了工件在加熱保溫后能以較快的速度冷卻、降低過冷度，以獲得細(xì)小的粒狀珠光體組織，同時(shí)提高了設(shè)備利用率，試驗(yàn)證明，強(qiáng)制式風(fēng)冷系統(tǒng)的應(yīng)用提高生產(chǎn)率50％。采用全自動(dòng)程序控制燃燒器及自動(dòng)控溫系統(tǒng)，保證了整個(gè)工藝參數(shù)的正確執(zhí)行。爐襯及爐蓋中采用優(yōu)質(zhì)耐火保溫材料，降低了散熱損失及蓄熱損失，更有利于節(jié)能。輪胎模具毛坯經(jīng)過強(qiáng)韌化處理后，獲得尺寸為(5～10)um晶粒度為10～12級(jí)的細(xì)小晶粒，硬度為HB200～230，具有良好的切削加工性。
本實(shí)用新型的積極效果是1、輪胎模具經(jīng)過強(qiáng)韌化處理后得到細(xì)小晶粒，使鋼的強(qiáng)度和韌性得到改善并具有良好的綜合力學(xué)性能和切削性能，同時(shí)，為最后的表面強(qiáng)化處理提供了更好的滲入條件。
2、加熱速度快。整個(gè)燃燒系統(tǒng)和爐體結(jié)構(gòu)保證了模具得到快速均勻加熱，快速加熱是實(shí)現(xiàn)細(xì)晶強(qiáng)化的關(guān)鍵，從而使輪胎模具整體具有較高的強(qiáng)度和韌性。
3、冷卻系統(tǒng)有效地執(zhí)行強(qiáng)制風(fēng)冷工藝，提高了冷卻速度、降低過冷度，有利于得到綜合力學(xué)性能和良好的顯微組織。出風(fēng)管的設(shè)計(jì)有利于工件均勻冷卻，減少組織應(yīng)力及熱應(yīng)力。
4、燃燒器采用火焰監(jiān)察和燃燒安全控制器，實(shí)現(xiàn)供風(fēng)、點(diǎn)火、噴油、燃燒、停機(jī)、再啟動(dòng)等全自動(dòng)程序控制，通過設(shè)備的自動(dòng)控溫系統(tǒng)，保證了整個(gè)處理工藝的嚴(yán)格執(zhí)行，安全可靠，燃燒安全，排煙干凈，煙色等級(jí)低于卡拉克2級(jí)，對(duì)環(huán)境污染小，設(shè)備不必專門設(shè)立室外煙囪。
5、耗能少、噪聲低，采用高壓離心式霧化燃油，不需要霧化介質(zhì)，節(jié)省燃油損耗及降低噪聲，與同類爐膛尺寸的井式電爐比較，其能耗僅為電爐的1/5。
6、生產(chǎn)效率提高50％，快速加熱及隨后的較快冷卻必然縮短模具的處理周期并提高設(shè)備的利用率。
本實(shí)用新型，適用于輪胎模具及其他橡塑模具的毛坯預(yù)先熱處理。


圖1和圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖中，1、爐殼，2、爐襯，3、耐火磚層，4蓋板，5、砂封圈，6、吊環(huán)，7、爐蓋，8、煙囪，9、煙囪連接元件，10、蓋板連接螺栓，11、輕質(zhì)保溫磚，12、13、安裝連接螺栓，14、燃燒氣體導(dǎo)向磚筒，15、燃油燃燒器，16、安裝板，17、溫控裝置，18、鼓風(fēng)機(jī)，19、安裝板，20、支撐法蘭，21、冷卻氣體導(dǎo)向磚筒，22、導(dǎo)風(fēng)管，23、冷卻氣體出風(fēng)管。
具體實(shí)施方式
參照附圖，本輪胎模具強(qiáng)韌化處理設(shè)備由爐體、加熱裝置、冷卻裝置和溫控裝置構(gòu)成，爐體主要包括爐殼1、爐襯2、耐火磚層3、蓋板4、砂封圈5和爐蓋7，加熱裝置由燃油燃燒器15和將燃燒熱氣導(dǎo)入爐內(nèi)的導(dǎo)向磚筒14構(gòu)成，燃油燃燒器的燃燒氣體出口通過安裝板16及其連接件13與導(dǎo)向磚筒的外端連接，導(dǎo)向磚筒的內(nèi)端與爐膛相通；冷卻裝置由鼓風(fēng)機(jī)18、導(dǎo)風(fēng)管22和出風(fēng)管23構(gòu)成，導(dǎo)風(fēng)管從鼓風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口開始，延伸至爐膛底部周邊，在所述導(dǎo)風(fēng)管22上按等距裝設(shè)12個(gè)冷卻氣體出風(fēng)管23，所述出風(fēng)管按與水平方向成60°、45°、30°三種角度相間順序焊接在導(dǎo)風(fēng)管22上。溫控裝置是外購(gòu)成套設(shè)備，按其說明安裝調(diào)試即可。
本實(shí)施例，以爐殼外圍尺寸(必須考慮燃燒器和鼓風(fēng)機(jī)的安置位置以及爐前使用操作空間)及爐體高度為依據(jù)挖建水泥地坑，將爐殼1置于坑中，在爐殼1中砌筑爐襯2，首先將耐火纖維氈粘貼于爐殼內(nèi)，在爐底砌二層輕質(zhì)直磚及二層耐火直磚，并根據(jù)圖紙安置砌筑燃燒氣體導(dǎo)向磚筒1 4及冷卻氣體導(dǎo)向磚筒21，在爐壁內(nèi)按圖紙砌筑多組輕質(zhì)保溫磚11，再砌筑爐膛扇形耐火磚3，應(yīng)注意安裝熱電偶耐火套管，然后在輕質(zhì)保溫磚與扇形耐火磚的夾層間隙中密實(shí)充填超輕質(zhì)珍珠巖，再砌筑爐口磚完成整個(gè)爐體砌筑。最后安裝砂封圈5、燃油燃燒器15、鼓風(fēng)機(jī)18以及控溫裝置，其中導(dǎo)風(fēng)管22安裝后，必須在導(dǎo)風(fēng)管上包裹硅酸鋁耐火纖維氈，并在導(dǎo)風(fēng)管的中間部位再砌筑一層耐火直磚作為爐底磚。
輪胎模具毛胚裝爐后蓋上爐蓋，便可實(shí)現(xiàn)輪胎模具強(qiáng)韌化預(yù)先熱處理。其中在工件加熱保溫工藝完成后打開爐蓋，開啟鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制性風(fēng)冷以加快工件冷卻速度。
權(quán)利要求1.一種輪胎模具強(qiáng)韌化處理設(shè)備，包括爐體、加熱裝置、冷卻裝置和溫控裝置，爐體包括爐殼(1)、爐襯(2)和耐火磚層(3)，且由外及里設(shè)置構(gòu)成爐壁，在爐面上設(shè)置蓋板(4)，其特征在于爐口設(shè)置砂封圈(5)，爐蓋(7)通過砂封圈蓋于爐口上；加熱裝置由燃油燃燒器(15)和將燃燒熱氣導(dǎo)入爐內(nèi)的導(dǎo)向磚筒(14)構(gòu)成，燃油燃燒器的燃燒氣體出口通過安裝板(16)及其連接件(13)與導(dǎo)向磚筒的外端連接，導(dǎo)向磚筒的內(nèi)端與爐膛相通；冷卻裝置由鼓風(fēng)機(jī)(18)、導(dǎo)風(fēng)管(22)和出風(fēng)管(23)構(gòu)成，導(dǎo)風(fēng)管從鼓風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口開始，延伸至爐膛底部周邊，并在所述導(dǎo)風(fēng)管(22)上，裝設(shè)冷卻氣體出風(fēng)管(23)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎模具強(qiáng)韌化處理設(shè)備，其特征在于所述燃燒氣體導(dǎo)向磚筒(14)的底部與爐膛底部處于同一平面；所述燃燒氣體導(dǎo)向磚筒(14)與爐膛內(nèi)壁成切線方向進(jìn)入爐膛。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輪胎模具強(qiáng)韌化處理設(shè)備，其特征在于所述燃燒氣體導(dǎo)向磚筒(14)由高鋁礬土壓制燒結(jié)成整塊結(jié)構(gòu)，其末端為弧形，該弧形與爐膛的圓形內(nèi)壁相適應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎模具強(qiáng)韌化處理設(shè)備，其特征在于所述導(dǎo)風(fēng)管(22)通過風(fēng)管導(dǎo)向磚筒(21)伸進(jìn)爐膛，所述風(fēng)管導(dǎo)向磚筒(21)由高鋁礬土壓制燒結(jié)成整塊結(jié)構(gòu)，從爐殼(1)一直延伸到爐膛，其末端為弧形，該弧形與爐膛的圓形內(nèi)壁相適應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎模具強(qiáng)韌化處理設(shè)備，其特征在于在所述導(dǎo)風(fēng)管(22)上按等距裝設(shè)12個(gè)冷卻氣體出風(fēng)管(23)，所述出風(fēng)管按與水平方向成60°、45°、30°三種角度相間順序焊接在導(dǎo)風(fēng)管(22)上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種輪胎模具強(qiáng)韌化處理設(shè)備。該設(shè)備包括爐體、加熱裝置、冷卻裝置和溫控裝置。爐體主要由爐殼、爐襯、耐火磚層、蓋板、砂封圈和爐蓋構(gòu)成；加熱裝置由燃油燃燒器和將燃燒熱氣導(dǎo)入爐內(nèi)的導(dǎo)向磚筒構(gòu)成，導(dǎo)向磚筒由高鋁礬土壓制燒結(jié)成整塊結(jié)構(gòu)，其末端為弧形，該弧形與爐膛的圓形內(nèi)壁相適應(yīng)，導(dǎo)向磚筒的底部與爐膛底部處于同一平面并與爐膛內(nèi)壁成切線方向進(jìn)入爐膛；冷卻裝置由鼓風(fēng)機(jī)、導(dǎo)風(fēng)管和出風(fēng)管構(gòu)成，并在導(dǎo)風(fēng)管上，裝設(shè)冷卻氣體出風(fēng)管。具有加熱速度快，工件受熱均勻，節(jié)能，生產(chǎn)效率高，對(duì)環(huán)境污染小等特點(diǎn)，適用于輪胎模具及其他橡塑模具的毛坯預(yù)先熱處理。
文檔編號(hào)C21D11/00GK2825649SQ20052005725
公開日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月22日
發(fā)明者鄭向新, 吳旭炎 申請(qǐng)人:廣東巨輪模具股份有限公司