專利名稱：金屬型凹模的熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是適用于具有較多沖孔或沖孔較為密集的金屬型凹模的熱處理方法，特別適用于印刷線路板凹模的表面熱處理。
具有較多沖孔、甚至其沖孔形狀多種且又較為密集的金屬型凹模，例如象印刷線路板凹模，由于凹模上密集著許多多種形狀的沖孔，凹模又很薄，整體強度低。其熱處理方法一直是長期以來無法解決的技術(shù)難題。無論應(yīng)用現(xiàn)有整體性的或表面的熱處理方法，都無法解決熱處理裂紋及出現(xiàn)較大的形變，因此它們都不能應(yīng)用于象印刷線路板凹模這樣類型的金屬型凹模的熱處理實際。目前國內(nèi)外已出現(xiàn)尋找預(yù)硬鋼。希望避開熱處理，利用鋼材本身的硬度在機械加工后，不再進行熱處理而直接應(yīng)用作制造印刷線路板凹模的傾向，但是存在著凹模刃口耐磨性及變形問題影響使用壽命，同時也排除了很多材料作為凹模材料。例如目前存在著普通炭素鋼不能作為沖孔多又集密這樣一類凹模的模具材料的技術(shù)偏見。
日本特開昭57-63632公開了用于金屬模型的激光熱處理技術(shù)，提出了一種在凹模表面附著有激光吸收膜層，激光吸收膜層遍布于凹模表面，沿沖孔邊緣進行激光掃描，掃描前用遮蔽物遮住沖孔邊緣周圍的激光吸收層，利用沖孔邊緣未遮蔽激光吸收層的熱量來達到強化刃口的目的。這技術(shù)對凹模僅有少量幾個沖孔，且沖孔又分散，彼此間相距較大時才有用，對于象印刷線路板凹模這樣的沖孔密集的金屬型凹模，是顯得無能為力。
本發(fā)明的目的是克服象印刷線路板凹模這類沖孔多、形狀復(fù)雜，且又密集的金屬型凹模無法進行表面處理的技術(shù)難關(guān)，提出一種適合于象印刷線路板凹模這類沖孔多，孔形復(fù)雜且又密集的金屬型凹模的熱處理方法。本發(fā)明的第二個目的是，提出的熱處理方法，該方法不僅適用于目前所用的模具鋼，也適用于普通炭素鋼克服了象印刷線路板凹模這類沖孔多且密集的金屬型凹模的模具材料不能用普通炭素鋼的技術(shù)偏見。拓寬凹模的選材，使普通炭素鋼可以作為沖孔多且密集的凹模的模具材料。
本發(fā)明的技術(shù)方案是對象印刷線路板凹模這樣類型的帶有較多沖孔且沖孔較為密集、整體強度很低的金屬型凹模，其表面熱處理方法是先將激光吸收涂料涂覆在每一個沖孔刃口的邊緣附近周圍，使凹模表面、沖孔邊緣附近周圍有一個激光吸收涂料的涂布層，然后用高能量激光在凹模表面自上(下)而下(上)、自左(右)而右(左)地進行整體性掃描。
涂布層僅處于凹模表面的沖孔邊緣附近周圍。沖孔邊緣涂布層的分布，將根據(jù)凹模的材料、激光吸收涂料、沖孔的形狀、大小以及激光掃描的方式而相異，呈非均勻型。
所用高能量激光是CO2激光器經(jīng)寬帶系統(tǒng)處理后的條束狀激光(d×h)。也可以采用其他高能量激光光帶。寬帶系統(tǒng)主要由光學(xué)元件構(gòu)成，將激光變成矩形條狀光束(d×h)激光光帶。
本發(fā)明的技術(shù)方案，實現(xiàn)了發(fā)明目的。解決了象印刷線路板凹模這樣沖孔集密、形狀復(fù)雜且又整體強度低的金屬型凹模，無法進行表面處理的難題。由于本發(fā)明的激光吸收涂料層僅涂覆在沖孔附近，遠離沖孔處沒有激光吸收涂料層，不吸收激光，整體變形小，又由于沖孔邊緣附近非均勻型的激光吸收涂料的涂布層，經(jīng)高能量CO2激光掃描后形成高硬度刃口，大幅度提高使用壽命。本發(fā)明不僅提供了一個合適的表面熱處理方法，而且還對象印刷線路板凹模這樣類型的金屬型凹模的選材作革命性創(chuàng)新，象印刷線路板凹模之類的金屬型凹模可采用普通炭素鋼作模具材料?？朔讼笥∷⒕€路板凹模之類的凹模的材料不能用普通炭素鋼之類的技術(shù)偏見。極大降低了模具的制作成本，具有明顯的經(jīng)濟效益。
以下結(jié)合附圖詳細敘述本發(fā)明

圖1所示是金屬型凹模的表面形狀。
圖2所示是激光掃描系統(tǒng)圖3所示是掃描狀態(tài)圖4所示是經(jīng)掃描后沖孔邊緣的硬化層本發(fā)明的凹模激光熱處理方法，處理對象是象印刷線路板凹模這類具有較多沖孔或沖孔較為密集的金屬型凹模(見圖1)。凹模的材料可以是所有各種經(jīng)涂復(fù)激光吸收材料后能吸收激光加熱的材料。目前所有沿用的金屬模具材料均可適用。特別是炭素鋼?？朔四壳耙研纬傻南笥∷⒕€路板凹模這類具有較多沖孔、且又密集的金屬型凹模不宜采用普通炭素鋼的技術(shù)偏見。
本發(fā)明采用的激光可以是CO2激光器(1)發(fā)出高能量的激光，(見圖2)掃描前CO2激光器發(fā)出的激光先經(jīng)寬帶系統(tǒng)(2)將CO2激光處理成條束狀(d×h)光帶(見圖3)，掃描時在凹模表面(3)就呈現(xiàn)出高度為h的條狀光帶(6)(圖3)。所用的激光也可以是其它激光器發(fā)出的高能量激光。
本發(fā)明凹模熱處理方法，在激光掃描前先在凹模表面沖孔的邊緣附近周圍涂覆激光吸收涂料的覆層(圖2)。使每一個凹模表面沖孔刃口邊緣附近周圍有一個激光吸收涂料的涂布層(4)。涂布層在凹模表面沖孔邊緣附近周圍的形狀與分布對不同形狀沖孔(5)是不完全相同的，取決于凹模的材料、激光吸收涂料、沖孔的形狀、大小以及激光掃描方式。激光吸收涂料的涂布層僅處于凹模表面沖孔的邊緣附近周圍。涂布層呈非均勻型。
激光掃描的方式是在凹模表面自上而下(或自下而上)、自左至右(或自右而左)地進行性整體掃描(見圖3)。每一次掃描在凹模表面掃過的是高度為h的光帶。鄰接的上下二次掃描，在上下二條高度為h的光帶之間會有一個重疊區(qū)，在重疊區(qū)采用搭接技術(shù)。
涂覆在沖孔邊緣附近周圍的激光吸收涂料可以是以磷或磷化物為主，添加輔助料的混合物，也可以是以石墨為主要成份添加以輔助料的混合物。也可以是其他材料混合物。
本發(fā)明熱處理方法，對于目前已有的模具金屬材料并無特殊要求，只要求在涂覆激光吸收涂料后能吸收激光的金屬材料均可用來制作有較多沖孔或沖孔較為密集的凹模。特別是普通炭素鋼?？朔讼笥∷⒕€路板凹模這類金屬型凹模不能用普通炭素鋼來制作凹模的技術(shù)偏見。
應(yīng)用本發(fā)明方法來制作象印刷線路板凹模這樣一類金屬型凹模，一般不會發(fā)生熱處理變形及熱處理裂紋。在沖孔刃口周圍形成合理的硬化區(qū)(7)(圖4)，也提高整體強度。為提高整體剛度不產(chǎn)生整體性變形，可在激光掃描時將凹模用夾具整體性夾緊，僅使凹模露出需掃描的表面。這種夾具是很方便的。
應(yīng)用本發(fā)明方法，處理如圖1所示的印刷線路凹模，(凹模材料材料為普通炭素鋼)激光掃描后，沖孔刃口硬度可達HRC50～65與現(xiàn)用模具相比大大提高了使用壽命。由于使用普通炭素鋼，機加工方便，簡化加工工藝極大地降低了成本，顯出技術(shù)及經(jīng)濟的價值。
權(quán)利要求
1.一種適用于有較多沖孔或沖孔多又較為密集的金屬型凹模的熱處理方法，其特征是先將激光吸收涂料涂覆在凹模表面每一個沖孔刃口的邊緣附近周圍，使沖孔邊緣附近周圍的凹模表面有一個激光吸收涂料的涂布層，然后用高能量激光在凹模表面自上而下(自下而上)、自左至右(自右至左)地進行整體性掃描。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬型凹模的熱處理方法，其特征是激光吸收涂料的涂布層僅處于沖孔邊緣附近周圍的凹模表面，涂布層在凹模表面沖孔邊緣附近周圍的形狀和分布，取決于凹模的材料、激光吸收涂料、沖孔的形狀與大小以及激光的掃描方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬型凹模的熱處理方法，其特征是高能量激光是由CO2激光器產(chǎn)生的，并經(jīng)光學(xué)寬帶系統(tǒng)處理后呈條束狀的光帶(d×h)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬型凹模的熱處理方法，其特征是涂覆的激光吸收涂料是以石墨為主要成份，添加輔助劑的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬型凹模的熱處理方法，其特征是掃描時上光帶與下光帶之間有重疊部份，在重疊部份采用搭接技術(shù)。
全文摘要
本發(fā)明是一種適用于有較多沖孔或沖孔多又密集的金屬型模具的熱處理方法，它特別適用于象印刷線路板凹模這類金屬型凹模。所用的熱處理方法是激光熱處理方法。在激光掃描前先用激光吸收涂料涂覆在凹模表面的沖孔刃口邊緣附近周圍。使沖孔邊緣附近的凹模表面有一個激光吸收涂料的涂布層，然后用高能量激光在凹模表面自上而下、自左至右地進行整體性掃描。應(yīng)用本發(fā)明方法金屬型凹模的模具材料可以是普通碳素鋼。
文檔編號B26F1/14GK1052902SQ8910543
公開日1991年7月10日 申請日期1989年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月25日
發(fā)明者高為人, 古本洲, 楊明華, 華裕增 申請人:鐵道部戚墅堰機車車輛工藝研究所