一种实现模具棱线表面淬火区最窄宽度的感应器及方法

技术领域

本发明属于冷冲压模具技术领域，涉及一种实现模具棱线表面淬火区最窄宽度的感应器及方法，尤其涉及一种能够实现模具棱线和小凸R以最窄带宽感应淬火的改进方法。

背景技术

汽车冲压件模具的工作区域需要进行表面淬火强化,行业内通用的方法主要是感应淬火。

感应淬火后，模具淬火区和未淬火区之间由于组织和硬度不同，经过推光后的表面存在数微米的高度差。这会造成模具淬火区边缘区域在最终的冲压件调试阶段，使冲压件上出现难以消除的微小压痕。当感应淬火带宽度变窄，模具已淬火和未淬火两种表面的过渡区缩小，且处于凸R的切点位置，就能够减小消除冲压件微小压痕的产生，满足冲压件调试需要。另外，模具表面淬火在特殊位置，例如棱线、较小的凸R，都需要控制较窄的淬火宽度。

常规感应器是以空心铜管加工焊接成的回转平面作为感应器的加热工作面，以这种方式制做的感应器即使做的再小，其产生的加热带宽度也不会小于15mm，现有的感应淬火难以实现较窄的淬火宽度。

现有技术方案存在的问题和缺点：

1、淬火宽度超出需要；

2、淬火变形大；

3、调试难度大周期长；

4、着色、尺寸、面品难保证。

改进前的模具淬火感应器，加热工作面是施感导体的回转面，所形成的加热区是一个椭圆面，淬火带的宽度与施感导体的长度接近。这种结构即使做的再小，淬火带宽度也要达到铜管直径的2-3倍，约为15mm。

专利文献CN101948943A公开一种模具表面淬火装置及方法，该模具表面淬火装置包括上表面用于固定模具的移动装置，移动装置上方设有感应器，感应器形状与模具需淬火的表面形状相仿，所述感应器与汇流排固连，汇流排与淬火变压器固连，所述淬火变压器通过电缆与中频电源连接；所述感应器上设有与冷却液进液管连通的孔Ⅰ，感应器上还设有与冷却液回流管连通的孔Ⅱ；感应器后端均布有冷却液喷射孔；本发明还包括使用该模具表面淬火装置的淬火方法。本发明结构简单，操作方便，淬火质量好，效率高。

专利文献CN107058683B涉及表面热处理技术领域，目的在于提供一种压纹辊模表面感应淬火工艺，包括如下步骤：步骤1、将工件表面的网格花纹边缘锐角倒钝；步骤2、将步骤1的工件安装在感应淬火机上，将感应圈固定在喷水圈的上方，感应圈与喷水圈的间距为9-12mm，感应圈的内侧面与工件表面的间距为5-8mm，喷水圈的内侧面与工件表面的间距为30-50mm；步骤3、步骤2中的工件表面感应淬火处理后进行回火。本发明的有益效果在于：在保证工件淬淬硬层深度和表面硬度的前提下简化了工艺，节约成本，淬火后硬度为57-60HRC，淬硬层深度为3-5mm；回火后硬度为50-55HRC；整体变形小，圆柱度≤0.5mm/300mm。

专利文献CN108315531A公开了一种金属和合金构件深层高硬度复合表面淬火强化方法，属于表面热处理领域。首先通过感应加热预淬火在零件表面获得深度达到2～20mm、晶粒度达7～10级、硬度值达到45～62HRC的感应淬火硬化层；然后通过机加工使零件达到表面所需装配精度和光洁度要求；最后采用高能束表面相变淬火在零件表面获得深度达到0.1～2.5mm、晶粒度达10～16级、硬度值超过62HRC的高能束淬火硬化层。本发明获得的复合硬化层由次表层的感应淬火硬化层和表层高能束淬火硬化层两部分组成，能提高金属和合金材料的表面耐磨性和疲劳寿命，满足现代工业对其的苛刻要求。

上述专利文献与本申请相关度低。

发明内容

本发明是一种能够在汽车冲压模具上实现最窄带宽感应淬火的感应器及方法，包括材质的选用、组成结构、使用方法的说明，对冲压模具感应淬火质量的提升及制造过程中成本的降低和周期的缩短都有所帮助。

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。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：

一种实现模具棱线表面淬火区最窄宽度的感应器，其特征在于：

感应器的加热工作面是与施感导体回转面垂直的一侧铜管，淬火带宽度即是铜管直径。

进一步地，感应器的施感导体采取截面宽度6-8mm的方形紫铜管制作。

进一步地，紫铜管加工成矩形回转结构。

进一步地，矩形回转结构与汇流条方向成120°角。

进一步地，感应器施感导体的回转面与被淬火模具垂直，回转结构矩形与模具接近的一侧为有效施感导体。

进一步地，施感导体上安装导磁体用以汇集磁力线。

进一步地，感应器的连接板采用紫铜制作，按照淬火变压器接口对应标准尺寸制作。

进一步地，铜管直径为8-10mm。

一种实现模具棱线表面淬火区最窄宽度的方法，其特征在于：

将安装好感应器的感应淬火机变压器手持端对准模具棱线，感应器施感导体下端平行棱线保持1-2mm间距水平移动，施感导体铜管的长度方向即淬火移动方向，形成的感应加热带略大于铜管直径，宽度约为10mm左右。

进一步地，利用电磁感应在金属工件内产生涡流，使工件表层加热并快速冷却；感应淬火淬硬层深1.5mm以上；感应淬火常用输出功率：50-70KW；运行速度：100-200mm/min；保证淬火加热温度：900-1000℃。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

本发明能够实现以最窄的宽度进行模具棱线的感应淬火；对冲压模具的制造，冲压件的调试和面品质量均有提高；减少冲压模具调试工作量；

本发明可以实现淬火带宽度小于10mm；能够运用于冲压模具的棱线或小半径凸R的表面淬火。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1感应器的立体视图；

图2a为感应器的主视图；

图2b为感应器的侧视图；

图2c为感应器的俯视图；

图3a为感应器带有部份尺寸的主视图；

图3b为感应器带有部份尺寸的俯视图。

图中：

1、施感导体；

2、导磁体；

3、汇流条；

4、连接板。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面结合附图对本发明作详细的描述：

改进前的模具淬火感应器，加热工作面是施感导体的回转面，所形成的加热区是一个椭圆面，淬火带的宽度与施感导体的长度接近。这种结构即使做的再小，淬火带宽度也要达到铜管直径的2-3倍，约为15mm。

改进后的感应器，加热工作面是与施感导体回转面垂直的一侧铜管，淬火带宽度即是铜管直径，约为8-10mm。这样就能够实现以最窄的宽度进行模具棱线的感应淬火。

本发明提供一实施例，一种实现模具棱线表面淬火区最窄宽度的感应器。

参阅图1、图2a、图2b、图2c，图1为感应器的立体视图。感应器设计整体样式，各个工作部分的名称，结构和相对位置。

图2a、图2b、图2c为感应器的三视图。感应器主要组成部分的尺寸要求。

感应器的施感导体采取截面宽度6-8mm的方形紫铜管制作。紫铜管加工成矩形回转结构，与汇流条方向成120°角。感应器施感导体的回转面应与被淬火模具垂直，回转结构矩形与模具接近的一侧为有效施感导体，其上安装导磁体用以汇集磁力线。连接板采用紫铜制作，按照淬火变压器接口对应标准尺寸制作。

感应器的制作：

施感导体和汇流条采用标准铜管用机械方法按尺寸切割，弯曲成型。连接板机械加工外形和过水孔。各部分之间用钎焊焊接成型。导磁体加工成凹槽形状，使用耐热胶固定在施感导体工作部分的铜管上方。施感导体和汇流条使用热喷涂涂覆耐磨绝缘陶瓷涂层。

本发明提供另一实施例，一种实现模具棱线表面淬火区最窄宽度的方法，一种实现窄带感应淬火运行方式。

将安装好感应器的感应淬火机变压器手持端对准模具棱线，感应器施感导体下端平行棱线保持1-2mm间距水平移动，施感导体铜管的长度方向即淬火移动方向。这样形成的感应加热带略大于铜管直径，宽度约为10mm左右。

利用电磁感应在金属工件内产生涡流，使工件表层加热并快速冷却的表面淬火方法。感应淬火淬硬层深1.5mm以上。

常规生产流程中模具工件感应淬火后需进行精加工。

感应淬火常用输出功率：50-70KW；运行速度：100-200mm/min；保证淬火加热温度：900-1000℃。

参阅图3a、图3b，通过对改进前后的感应器淬火方式和淬火效果对比，本发明能够实现冲压模具表面感应淬火带宽度小于10mm。

本发明使用紫铜和紫铜方管作为主要材料。

本发明感应淬火时感应器的移动方向与施感导体的长度方向一致；施感导体与模具接近的部分是单管结构；本发明运用于冲压模具的棱线或小半径凸R的表面淬火；本发明可以实现淬火带宽度小于10mm。

本发明对冲压模具的制造，冲压件的调试和面品质量有提高作用；本发明减少冲压模具调试工作量。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。