專利名稱：工模具深冷處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種利用深度低溫對材料進行改性處理的裝置，尤其是涉及一種對金屬工模具進行深冷處理的裝置。
背景技術(shù)：
所謂材料的深冷處理，就是利用冷卻介質(zhì)，將材料冷卻到一定的低溫，在低溫中保持一定的時間后恢復(fù)到室溫，可使材料的耐磨性、抗腐蝕性等綜合性能得到提高的方法。對于金屬材料來說，其深冷處理就是將淬火后的金屬材料的冷卻過程繼續(xù)下去，達到遠低于室溫的某一溫度，促使常規(guī)熱處理后所存在的殘余奧氏體進一步轉(zhuǎn)化為馬氏體，改善和細化組織結(jié)構(gòu)，增強工模具耐磨性和尺寸穩(wěn)定性，提高金屬材料性能。這些材料在常規(guī)淬火過程中，馬氏體的轉(zhuǎn)變終止溫度大多在0℃以下，有的甚至達到-110℃。因此，這類材料在常規(guī)淬火后，就會留下殘余奧氏體，其含量有時多達13-45％，因而限制了材料硬度和耐磨性的提高。材料的奧氏體到馬氏體的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，是一個伴有體積膨脹的過程，這種過程持續(xù)時間很長，常常需要數(shù)年的時間，這給金屬精密件帶來形狀和尺寸精度上的不穩(wěn)定。經(jīng)過深冷處理，可以提高零件的耐磨性，并防止在保存和使用期間由于殘余奧氏體分解轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體而帶來的膨脹變形，這對于刀具、刃具、工模具、緊密器件等尤為重要。在深冷處理的過程中，其溫度變化速率以及工件整體溫度的均勻一致是至關(guān)重要的。目前，現(xiàn)有的深冷處理裝置一般都是將工件放置在盛裝液氮的容器中進行直接浸泡處理，或把液氮噴射到工件的表面進行低溫處理，采用這種裝置對工件進行處理的最大缺點是容易造成工件表面銹蝕，溫度變化不均勻?qū)ぜM織結(jié)構(gòu)造成破壞，溫度控制困難且液氮的消耗太大。
實用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的深冷處理裝置處理工件時，其工件整體溫度變化波動大，溫度分布不均勻的不足，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種工件處理過程中溫度變化穩(wěn)定，整體溫度分布均勻的工模具深冷處理裝置。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是工模具深冷處理裝置，包括設(shè)置在柜體內(nèi)的冷卻容器、液氮罐和連接冷卻容器與液氮罐的液氮泵。冷卻容器的頂端設(shè)置有頂蓋，冷卻容器內(nèi)設(shè)置有處理罐，處理罐上設(shè)置有罐蓋。利用液氮泵來控制和決定供液氮量的多少，即可控制處理罐內(nèi)工件的處理溫度以及變化的速率，且由于工件不與液氮直接接觸，從而使得工件的處理溫度趨于一致，達到整體溫度分布均勻的目的。
本實用新型的有益效果是，由于采用了處理罐內(nèi)工件不與液氮直接接觸的方式，使得工件的處理溫度趨于一致且容易控制；通過對供液氮量的控制，即可控制處理罐內(nèi)工件的處理溫度以及變化的速率。通過深冷處理，可以使工件的殘余奧氏體在較理想的溫度范圍基本轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。經(jīng)檢測，深冷處理后的工件的殘余奧氏體僅存1～5％，其轉(zhuǎn)化率達到90～100％，對于含碳量＜0.3～0.4％的鋼種，深冷處理可以實現(xiàn)殘余奧氏體96％以上的轉(zhuǎn)變。金屬材料經(jīng)深冷處理后，不僅引起殘余奧氏體分解，而且馬氏體部分分解，轉(zhuǎn)變?yōu)樘蓟?，隨后以位錯形式析出，并形成超顯微碳化物，發(fā)生顯微塑性變形。通過電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，板條馬氏體碎化即基體組織細化，碳化物細化。這就是在深冷處理過程中，不僅有殘余奧氏體轉(zhuǎn)變，而且還有微細碳化物析出及組織細化過程。采用間接式的冷卻方式，還能很好的保護被處理工件的質(zhì)量和處理效果，并能使處理溫度更穩(wěn)定，處理精度更高。上述處理罐與液氮罐隔離的結(jié)構(gòu)還具有適用范圍廣、處理成本低，可以根據(jù)不同工件的材質(zhì)來設(shè)定相應(yīng)的處理工藝參數(shù)，從而達到最佳的處理效果的特點。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型的控制方框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
如圖1、圖2所示，本實用新型的工模具深冷處理裝置，包括設(shè)置在柜體20內(nèi)的冷卻容器1、液氮罐2和連接冷卻容器1與液氮罐2的液氮泵3，冷卻容器1的頂端設(shè)置有頂蓋4，所述冷卻容器1內(nèi)設(shè)置有處理罐5，處理罐5上設(shè)置有罐蓋6。利用液氮泵3來控制和決定供液氮量的多少，即可控制處理罐5內(nèi)工件的處理溫度，且由于工件不與液氮直接接觸，從而使得工件的處理溫度趨于一致，達到整體溫度分布均勻的目的。
上述冷卻容器1與處理罐5之間還設(shè)置有支架11，使冷卻容器1與處理罐5不直接接觸，從而進一步提高液氮均勻冷卻處理罐5及其內(nèi)部盛裝的工件的效果。同時，上述頂蓋4為夾層結(jié)構(gòu)，夾層中設(shè)置有隔熱層7，冷卻容器1的殼體壁最好為中空的雙層結(jié)構(gòu)，其間設(shè)置有隔熱夾層8，起到隔熱的作用，進一步提高液氮的利用率，減少液氮的消耗。
上述處理罐5與罐蓋6之間采用密封連接，罐蓋6上密封連接管道9，所述管道9伸出冷卻容器1的頂蓋4并與真空泵10連接。在向冷卻容器1內(nèi)灌注液氮時，利用真空泵對處理罐5內(nèi)進行抽真空處理，這樣可以在冷卻時促進處理罐5內(nèi)的溫度均勻和穩(wěn)定，進一步提高液氮的利用率，減少液氮的消耗。同時，真空型的處理罐5更有利于控制工件的溫度變化速率。
為了進一步提高對處理罐5內(nèi)工件的處理溫度以及溫度變化速率的控制精度，所述處理罐5內(nèi)還設(shè)置有溫度傳感器12和真空壓力傳感器13，溫度傳感器12和真空壓力傳感器13可以設(shè)置在處理罐5內(nèi)的周邊側(cè)壁上，為方便和操作方便，最好設(shè)置在罐蓋6上。冷卻容器1內(nèi)的周邊側(cè)壁上還可以設(shè)置液位傳感器30，用以檢測液氮量的多少。所述溫度傳感器12、真空壓力傳感器13和液位傳感器30分別與控制器24電連接，其連接方式采用常規(guī)的快拔插接頭形式。所述控制器24分別與真空泵27和液氮泵3電連接。這樣即可利用溫度傳感器12、真空壓力傳感器13和液位傳感器30，適時的對處理罐5內(nèi)的溫度和真空度以及液氮量進行檢測，通過控制器24控制真空泵27和液氮泵3對液氮量和真空度進行調(diào)節(jié)，使之滿足不同材料工件對“溫度—液氮量—時間”的線性曲線關(guān)系的不同要求，并可對處理過程實現(xiàn)自動化控制。
上述溫度傳感器12和真空壓力傳感器13還與設(shè)置在柜體20的面板21上的溫度顯示儀22和真空度顯示儀23電連接，以實現(xiàn)在線檢測，并利用其作為實時報警的信號源。前述面板21上還設(shè)置有與所述控制器24電連接的外部參數(shù)設(shè)置器25，可以根據(jù)不同材料工件對“溫度—液氮量—時間”的線性曲線關(guān)系的不同要求，方便的設(shè)定相應(yīng)的處理工藝參數(shù)。面板21上還可以設(shè)置有與所述控制器24電連接的工藝參數(shù)打印機26，可以將工作參數(shù)打印出來，用以存檔、備查以及分析研究。
實施例如圖1、圖2所示，本實用新型的工模具深冷處理裝置，包括設(shè)置在柜體20內(nèi)的冷卻容器1、液氮罐2和連接冷卻容器1與液氮罐2的液氮泵3，冷卻容器1的頂端設(shè)置有頂蓋4，所述冷卻容器1內(nèi)設(shè)置有處理罐5，處理罐5上設(shè)置有密封連接的罐蓋6，冷卻容器1與處理罐5之間設(shè)置有支架11，頂蓋4和冷卻容器1的殼體壁均為中空的雙層結(jié)構(gòu)，其夾層中分別設(shè)置有隔熱層7、隔熱夾層8。罐蓋6上密封連接管道9，所述管道9伸出冷卻容器1的頂蓋4并與真空泵10連接。
處理罐5內(nèi)的罐蓋6上設(shè)置有溫度傳感器12和真空壓力傳感器13，冷卻容器1內(nèi)的周邊側(cè)壁上設(shè)置有液位傳感器30。所述溫度傳感器12、真空壓力傳感器13和液位傳感器30分別利用快拔插接頭與控制器24電連接。溫度傳感器12和真空壓力傳感器13還與設(shè)置在柜體20的面板21上的溫度顯示儀22和真空度顯示儀23電連接，以實現(xiàn)在線監(jiān)測，并利用其作為實時報警的信號源。前述面板21上還設(shè)置有與所述控制器24電連接的外部參數(shù)設(shè)置器25，面板21上還可以設(shè)置有與所述控制器24電連接的工藝參數(shù)打印機26。以上的電器控制部分均采用現(xiàn)有的元器件制作，按照常規(guī)的自動控制方式進行控制。
利用上述工模具深冷處理裝置對各種工模具，如對YT789LSE434R01硬質(zhì)合金刀片等進行深冷處理處理，并可實現(xiàn)對處理過程的高精度的全自動控制。
權(quán)利要求1.工模具深冷處理裝置，包括設(shè)置在柜體(20)內(nèi)的冷卻容器(1)、液氮罐(2)和連接冷卻容器(1)與液氮罐(2)的液氮泵(3)，冷卻容器(1)的頂端設(shè)置有頂蓋(4)，其特征是所述冷卻容器(1)內(nèi)設(shè)置有處理罐(5)，處理罐(5)上設(shè)置有罐蓋(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的工模具深冷處理裝置，其特征是所述冷卻容器(1)與處理罐(5)之間設(shè)置有支架(11)。
3.如權(quán)利要求1所述的工模具深冷處理裝置，其特征是所述頂蓋(4)為夾層結(jié)構(gòu)，其夾層中設(shè)置有隔熱層(7)。
4.如權(quán)利要求1所述的工模具深冷處理裝置，其特征是所述冷卻容器(1)的殼體壁為中空的雙層結(jié)構(gòu)，其間設(shè)置有隔熱夾層(8)。
5.如權(quán)利要求1所述的工模具深冷處理裝置，其特征是所述處理罐(5)與罐蓋(6)密封連接，罐蓋(6)上密封連接有管道(9)，所述管道(9)伸出冷卻容器(1)的頂蓋(4)并與真空泵(10)連接。
6.如1至5任意一項權(quán)利要求所述的工模具深冷處理裝置，其特征是所述處理罐(5)內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器(12)和真空壓力傳感器(13)，冷卻容器(1)內(nèi)的側(cè)壁上設(shè)置有液位傳感器(30)，所述溫度傳感器(12)、真空壓力傳感器(13)和液位傳感器(30)分別與控制器(24)電連接，所述控制器(24)分別與真空泵(27)和液氮泵(3)電連接。
7.如權(quán)利要求6所述的工模具深冷處理裝置，其特征是所述溫度傳感器(12)和真空壓力傳感器(13)還與設(shè)置在柜體(20)的面板(21)上的溫度顯示儀(22)和真空度顯示儀(23)電連接。
8.如權(quán)利要求7所述的工模具深冷處理裝置，其特征是所述面板(21)上還設(shè)置有與所述控制器(24)電連接的外部參數(shù)設(shè)置器(25)。
9.如權(quán)利要求7所述的工模具深冷處理裝置，其特征是所述面板(21)上還設(shè)置有與所述控制器(24)電連接的工藝參數(shù)打印機(26)。
專利摘要本實用新型公開了一種利用深度低溫對材料進行改性處理的工模具深冷處理裝置，包括設(shè)置在柜體內(nèi)的冷卻容器、液氮罐和連接冷卻容器與液氮罐的液氮泵。冷卻容器的頂端設(shè)置有頂蓋，冷卻容器內(nèi)設(shè)置有處理罐，處理罐上設(shè)置有罐蓋。利用液氮泵來控制和決定供液氮量的多少，即可控制處理罐內(nèi)工件的處理溫度以及變化的速率，且由于工件不與液氮直接接觸，從而使得工件的處理溫度趨于一致，工件整體溫度分布均勻。上述間接式的冷卻方式，還能很好的保護被處理工件的質(zhì)量和處理效果。另外，上述處理罐與液氮罐隔離的結(jié)構(gòu)，還具有適用范圍廣、處理成本低，可以根據(jù)不同工件的材質(zhì)來設(shè)定相應(yīng)的處理工藝參數(shù)，從而達到最佳的處理效果的特點。
文檔編號C21D6/04GK2672080SQ200320104730
公開日2005年1月19日 申請日期2003年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月30日
發(fā)明者王紹鋼, 安維彬, 徐波 申請人:成都凱恩思環(huán)保科技有限公司