JP3233854U - 金型鋼に対する前処理装置及び前処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】金型鋼に対する前処理装置を提供する。【解決手段】加工待ちの金型鋼ワークを２５０℃〜３５０℃までに熱処理して、熱処理された金型鋼ワークを搬出するために使用される熱処理装置７１と、熱処理装置７１の搬出口に接続され、熱処理後の金型鋼ワークを後工程の切断加工装置へ移動させるために使用されるローラコンベア７２と、を含む。ローラコンベア７２には、ローラ７３、ベアリング７４、及びフレーム７５が含まれ、ローラの内壁にセラミック発熱体が均等に配置され、ローラ７３の一端はベアリング７４の一端に、ベアリング７４の他端はモーターに接続され、ローラを駆動してフレーム７５内で回転させる。後続の媒体ノズルから液体媒体を噴出する角度が金型鋼ワークの移動方向に沿り、金型鋼ワークに対して傾斜角度は２５°〜３５°の間になるように、ローラコンベヤの傾斜角度は水平面よりも１０°〜２０°高く設けられている。【選択図】図１
Description
本発明は、金型鋼加工の分野に関し、特に、金型鋼に対する前処理装置及び前処理方法に関する。
金型鋼は、コールドパンチダイス、ホットパンチダイス、ダイカストダイスの製造によく使用され、その硬度が高いため、加工が中々し難い。加工中に、それに作用する機器がずれて移動することがある。
切断を容易にするため、従来技術は、よく熱処理によって金型鋼加工の困難さを低減している。ただし、金型鋼自体にも熱疲労特性があり、加工中の熱処理、特に熱処理焼入れ温度は、金型鋼切断面のオーステナイト結晶粒径、合金元素の固溶度及びワーク表面構造の均一性に影響を与え、更に金型鋼ワーク完成品の全体的な熱疲労性能に影響を与える。
特に、従来の金型鋼ワークが加工中に熱処理装置を出た後、ワークの温度は急激に低下し、表面の結晶構造に影響を与えることがあり、結晶構造が内向き熱変成層に異化し、ワークの応力強度に影響し、加工中のワークを変形、割れやすくする。
従来技術の不具合を解決するために、本発明は金型鋼に対する前処理装置及び前処理方法を提供することを目的とする。
まず、上記目的を達成するために、加工待ちの金型鋼ワークを２５０℃〜３５０℃に熱処理し、熱処理された金型鋼ワークを搬出する熱処理装置と、前記熱処理装置の搬出口に接続され、熱処理後の金型鋼ワークを後工程の切断加工装置へ移動させ、前記ローラコンベアには、ローラ、ベアリング及びフレームが含まれ、前記ローラの内壁にセラミック発熱体が均等に配置され、前記ローラの一端はベアリングの一端に、前記ベアリングの他端はモーターに接続され、前記ローラを駆動してフレーム内で回転させ、前記ローラの他端は内外両側にある金属電極リングを含む電極接続筒に接続され、内側の前記金属電極リングは外側の金属電極リングから突出し、前記２つの金属電極リングはそれぞれ前記セラミック発熱体の２つの電極に安定した電気接続をし、前記フレーム内にはそれぞれ前記２つの金属電極リングと安定した電気接触をしている第１接触片と第２接触片が設置され、前記第１接触片及び第２接触片の間は絶縁材料によって分離され、前記第１接触片と第２接触片はそれぞれ前記２つの金属電極リングを通して、前記セラミック発熱体の２つの電極に安定した電力を供給し、電力供給後、前記セラミック発熱体は前記ローラの外壁に第１温度範囲の一定温度を均一に提供するため、熱処理後の前記金型鋼ワークを前記ローラコンベア上で第１温度範囲までにゆっくりと焼鈍し、この温度に維持させるローラコンベアと、前記ローラコンベアの上方、熱処理装置から離れた場所に配置され、液体媒体を第１温度範囲までに焼鈍しされた金型鋼ワークの表面にスプレーするために使用され、前記液体媒体は第１温度範囲までに加熱された油性媒体で、前記油性媒体に金属粉末も混ぜされ、前記金属粉末はナノレベルの鉄粉末、レニウム粉末、チタン粉末、タングステン粉末、マンガン粉末、クロム粉末、マグネシウム粉末のいずれか１つまたはそれらの混合物を含む媒体ノズルと、前記金型鋼ワークの移動方向に対して前記媒体ノズルの後端に設置され、交互に配置された水平方向の圧延機と垂直方向の圧延機を含み、前記圧延機内のロール間の間隔は金型鋼ワークサイズの８０％〜９０％にある圧延機とを含む金型鋼に対する前処理装置を提出する。
オプションとして、上記前処理装置では、前記第１温度範囲は少なくとも２５０℃に達する。
オプションとして、上記前処理装置では、前記ローラコンベヤには水平面から１０°〜２０°の傾斜角が設けられ、前記媒体ノズルからスプレーされた液体媒体の角度は、金型鋼ワークの移動方向に沿って、水平面に対して１５°下向きになっている。
オプションとして、上記前処理装置では、前記セラミック発熱体は、ＭＣＨセラミック発熱体となっている。
オプションとして、上記前処理装置では、前記ローラコンベアの下方にさらにタンク本体が設けられ、前記タンク本体の幅は、前記ローラの長さより小さくて、前記金型鋼ワークのサイズより大きく、前記タンク本体の深さは前記２層のローラコンベアの高さより高く、前記タンク本体の側面には前記ローラが通過するための貫通穴が設けられ、前記タンク本体の内側にさらに前記セラミック発熱体から放出される熱を反射して、金型鋼ワークの温度を維持するための反射コーティングが施されている。
次に、上記目的を達成するために、金型鋼に対する前処理方法も提出され、手順は次の通りとなっている。
手順Ａ１：加工待ちの金型鋼ワークを２５０℃〜３５０℃に熱処理し、熱処理された金型鋼ワークを搬出する。手順Ａ２：搬出後の金型鋼ワークの上下両面にセラミック発熱体を設置し、前記セラミック発熱体から放出する温度で前記金型鋼ワークの温度を２５０℃以上に保ち、前記金型鋼ワークを１時間当たり３０℃を超えない焼鈍し速度でゆっくりと焼鈍しさせる。手順Ａ３：圧延前に金型鋼ワークの表面に液体媒体をスプレーし、前記液体媒体は２５０℃までに加熱された油性媒体で、前記油性媒体に金属粉末も混ぜされ、前記金属粉末はナノレベルの鉄粉末、レニウム粉末、チタン粉末、タングステン粉末、マンガン粉末、クロム粉末、マグネシウム粉末のいずれか１つまたはそれらの混合物を含む。手順Ａ４：前記金型鋼ワークに水平方向の圧延加工と垂直方向の圧延加工を施し、前記圧延加工中に前記圧延機の各ロール間の距離は前記金型鋼ワークサイズの８０％〜９０％の間となっている。
オプションとして、上記前処理方法では、前記媒体ノズルからスプレーされた液体媒体の角度は前記金型鋼ワークの移動方向に対して２５°〜３５°の間の傾斜角となっている。
本発明は、ローラ搬送装置に設けられたセラミック発熱体によって加工待ちの金型鋼ワークを第１温度範囲内に維持し、それによって金型鋼ワーク表面の結晶特性が温度の急激な変化によって変化しないことを保証することができる。また、本発明はナノ金属粉末を含有する液体媒体を、媒体ノズルを通して、ワーク表面の圧延機に接触しようとしている場所にスプレーする。したがって、本発明の金型鋼が圧延中に、媒体によって、金型鋼ワークの圧延変形中のオーステナイトの形成を回避し、剪断変形層の厚さを低減することができる。
さらに、本発明の圧延プロセスは、２つの相互に垂直で均一に分離された金型鋼ワークに対して低強度の圧延を実行し、そのロール間の距離は、前記金型鋼ワークサイズの８０％〜９０％の間となっている。したがって、圧延中に金型鋼ワークの中の一部結晶間で転がる炭素圧延を排出できるため、ワークが後続の加工中でより良い機械的強度と熱ひずみ性能を向上させ、耐用年数を伸ばし、効果的にワークの変形や割れを防止することができる。
さらに、金型鋼の性能を向上するために、本発明の金属粉末は、鉄、レニウム、チタン、タングステン、マンガン、クロム、マグネシウムなどのナノ粉末の選択に焦点を当て、それと金型鋼表面のメタルキー電極との機能を利用して、前記圧延表面に新たに緻密な保護層を形成し、この保護層は、圧延工程により金型鋼ワーク表面に形成されたオーステナイトまたは変成層表面に融着する。ナノレベルの金属粒子はその融合機能により、オーステナイトまたは変成層の物理的性質が変化し、ワーク表面の硬度と脆性が大幅に改善され、変形や亀裂が発生しにくくなり、加工が容易になる。
本発明の他の特徴及び利点は、後続の説明書で記載され、その説明書から部分的に明らかになるか、または本発明を実施することによって理解される。
添付図は本発明をさらに理解するために使用され、説明書の一部を形成し、本発明の実施例とともに、本発明の説明に使用されるが、本発明を限定するものではない。
図１は本発明に係る金型鋼用前処理装置の全体構成の概略図である。
図２は本発明の金型鋼用前処理装置における電極接続筒と接触片との接続関係を示す概略図である。
本発明の好ましい実施例は、添付図を参照して以下に説明するが、ここに記載される好ましい実施例は、本発明を例示及び説明するためにのみ使用され、本発明を限定するものではないことを理解されたい。
本発明の実施例の目的及び技術的解決策をより明確にするために、本発明の実施例の技術的解決策を、本発明の実施例の添付図と併せて明確かつ完全に記載する。明らかに、記載された実施例は、本発明の実施例の一部であるが、すべての実施例ではない。記載された本発明に基づく実施例、創造的な努力なしに当業者によって得られる他の実施例は、すべて本発明の保護範囲内にある。
当業者は、別段の定義がない限り、ここで使用されるすべての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本発明が属する当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有することを理解できる。一般的な辞書で定義されているような用語は、従来技術の文脈中の意味と一致する意味を持つと理解されるべきであり、ここで定義されていない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈しないことも理解されたい。
本発明に記載される「接続」の意味は、部品間の直接接続であっても、部品間の他の部品を介した間接接続であってもよい。
本実用新案に記載される「上、下」の意味は、使用者が本装置に直面している時、使用者の上方が上となり、使用者の下方が下となっている。
本発明に記載される「前、後」の意味は、使用者が本装置に直面している時、使用者の前方が前となり、使用者の後方が後となっている。
図１は本発明による金型鋼に対する前処理装置であり、以下を含む。
熱処理装置７１：加工待ちの金型鋼ワークを２５０℃〜３５０℃までに熱処理して、熱処理された金型鋼ワークを搬出するために使用される。
ローラコンベア７２：熱処理装置７１の搬出口に接続され、熱処理後の金型鋼ワークを後工程の切断加工装置へ移動させるために使用される。ローラコンベア７２には、ローラ７３、ベアリング７４、及びフレーム７５が含まれ、ローラの内壁にセラミック発熱体が均等に配置され、ローラ７３の一端はベアリング７４の一端に、ベアリング７４の他端はモーターに接続され、ローラを駆動してフレーム７５内で回転させる。その中、後続の前記媒体ノズルから液体媒体を噴出する角度が前記金型鋼ワークの移動方向に沿り、金型鋼ワークに対して傾斜角度は２５°〜３５°の間になるように、前記ローラコンベヤの傾斜角度は水平面よりも１０°〜２０°高く設けられているため、溶射面積を可能な限り拡大し、金属粉末溶射の均一性を向上させながら、ワークの駆動を確保できる。
図２に示すように、ローラ７３の他端は内外両側にある金属電極リングを含む電極接続筒７６に接続され、内側の金属電極リングは外側の金属電極リングから突出し、２つの金属電極リングはそれぞれＭＣＨセラミック発熱体の２つの電極に安定した電気接続をし、フレーム７５内にはそれぞれ２つの金属電極リングと安定した電気接触をしている第１接触片８１と第２接触片８２が設置され、第１接触片及び第２接触片の間は絶縁材料によって分離され、第１接触片と第２接触片はそれぞれ２つの金属電極リングを通して、セラミック発熱体の２つの電極に安定した電力を供給し、電力供給後、セラミック発熱体はローラの外壁に少なくとも２５０℃範囲の一定温度を均一に提供するため、熱処理後の金型鋼ワークをローラコンベア７２上で２５０℃範囲までにゆっくりと焼鈍し、この温度に維持させる。
一定温度の効果を確保するために、前記ローラコンベアの下方にさらにタンク本体が設けられ、前記タンク本体の幅は、前記ローラの長さより小さくて、前記金型鋼ワークのサイズより大きく、前記タンク本体の深さは前記２層のローラコンベアの高さより高く、前記タンク本体の側面には前記ローラが通過するための貫通穴が設けられ、前記タンク本体の内側にさらに前記セラミック発熱体から放出される熱を反射して、金型鋼ワークの温度を維持するための反射コーティングが施されている。
媒体ノズル７７：ローラコンベア７２の上方、熱処理装置７１から離れた場所に配置され、液体媒体を第１温度範囲までに焼鈍しされた金型鋼ワークの表面にスプレーするために使用され、液体媒体は第１温度範囲までに加熱された油性媒体で、油性媒体に金属粉末も混ぜされ、金属粉末はナノレベルの鉄粉末、レニウム粉末、チタン粉末、タングステン粉末、マンガン粉末、クロム粉末、マグネシウム粉末のいずれか１つまたはそれらの混合物を含む。
圧延機７８：金型鋼ワークの移動方向に対して媒体ノズル７７の後端に設置され、交互に配置された水平方向の圧延機と垂直方向の圧延機を含み、圧延機内のロール間の間隔は金型鋼ワークサイズの８０％〜９０％にある。
したがって、上記の装置を用いることにより、以下の前処理手順が実現でき、加工時のワーク表面強度が確保できる。
まず、加工待ちの金型鋼ワークを２５０℃〜３５０℃に熱処理し、熱処理された金型鋼ワークを搬出する。
そして、搬出後の金型鋼ワークの上下両面にセラミック発熱体を設置し、前記セラミック発熱体から放出する温度で金型鋼ワークの温度を２５０℃以上に保ち、金型鋼ワークを１時間当たり３０℃を超えない焼鈍し速度でゆっくりと焼鈍しさせる。
続いて、圧延前に前記金型鋼ワークの表面に液体媒体をスプレーし、前記液体媒体は２５０℃までに加熱された油性媒体で、前記油性媒体に金属粉末も混ぜされ、前記金属粉末はナノレベルの鉄粉末、レニウム粉末、チタン粉末、タングステン粉末、マンガン粉末、クロム粉末、マグネシウム粉末のいずれか１つまたはそれらの混合物を含む。
最後に、前記金型鋼ワークに水平方向の圧延加工と垂直方向の圧延加工を施し、前記圧延加工中に前記圧延機の各ロール間の距離は前記金型鋼ワークサイズの８０％〜９０％の間となっている。このように前処理されたワークは、その表面に炭素圧延が析出され、鉄、レニウム、チタン、タングステン、マンガン、クロム、マグネシウム等のナノ粉末が金型鋼表面のメタルキー電極と相互作用し、前記圧延表面に新たに緻密な保護層を形成し、この保護層は、圧延工程により金型鋼ワーク表面に形成されたオーステナイトまたは変成層表面に融着する。本発明の前処理後の金型鋼ワーク表面のオーステナイトまたは変成層の物理的性質が変化し、ワーク表面の硬度と脆性が大幅に改善され、変形や亀裂が発生しにくくなり、加工が容易になる。
本発明は、ローラ搬送装置に設けられたセラミック発熱体によって加工待ちの金型鋼ワークを第１温度範囲内に維持し、それによって金型鋼ワーク表面の結晶特性が温度の急激な変化によって変化しないことを保証することができる。また、本発明はナノ金属粉末を含有する液体媒体を、媒体ノズルを通して、ワーク表面の圧延機に接触しようとしている場所にスプレーする。したがって、本発明の金型鋼が圧延中に、媒体によって、金型鋼ワークの圧延変形中のオーステナイトの形成を回避し、剪断変形層の厚さを減らし、その後の加工処理を容易にすることができる。
当業者は、前述のものが本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明を限定するものではないことを理解されたい。本発明は、前記実施例を参照して詳細に説明されてきたが、当業者は、依然として前記実施例に記載された技術的解決策を修正するか、または同等にいくつかの技術的特徴を置き換えることができる。本発明の精神及び原理範囲内で行われるいかなる修正、同等の置換、改良なども、本発明の保護範囲に含まれるべきである。
Claims (7)
- 熱処理装置（７１）、ローラコンベア（７２）、媒体ノズル（７７）および圧延機（７８）を備える、金型鋼に対する前処理装置であって、
前記熱処理装置（７１）は、加工待ちの金型鋼ワークを２５０℃〜３５０℃までに熱処理して、熱処理された金型鋼ワークを搬出するために使用される。
前記ローラコンベア（７２）は、熱処理装置（７１）の搬出口に接続され、熱処理後の金型鋼ワークを後工程の切断加工装置へ移動させるために使用され、前記ローラコンベヤ（７２）には、ローラ（７３）、ベアリング（７４）、及びフレーム（７５）が含まれ、前記ローラの内壁にセラミック発熱体が均等に配置され、前記ローラ（７３）の一端はベアリング（７４）の一端に、前記ベアリング（７４）の他端はモーターに接続され、前記ローラを駆動してフレーム（７５）内で回転させ、前記ローラ（７３）の他端は内外両側にある金属電極リングを含む電極接続筒（７６）に接続され、内側の前記金属電極リングは外側の金属電極リングから突出し、前記２つの金属電極リングはそれぞれ前記セラミック発熱体の２つの電極に安定した電気接続をし、前記フレーム（７５）内にはそれぞれ前記２つの金属電極リングと安定した電気接触をしている第１接触片（８１）と第２接触片（８２）が設置され、前記第１接触片及び第２接触片の間は絶縁材料によって分離され、前記第１接触片と第２接触片はそれぞれ前記２つの金属電極リングを通して、前記セラミック発熱体の２つの電極に安定した電力を供給し、電力供給後、前記セラミック発熱体は前記ローラの外壁に第１温度範囲の一定温度を均一に提供するため、熱処理後の前記金型鋼ワークを前記ローラコンベア（７２）上で第１温度範囲までにゆっくりと焼鈍し、この温度に維持させ、
前記媒体ノズル（７７）は、前記ローラコンベア（７２）の上方、前記熱処理装置（７１）から離れた場所に配置され、液体媒体を第１温度範囲までに焼鈍しされた金型鋼ワークの表面にスプレーするために使用され、前記液体媒体は第１温度範囲までに加熱された油性媒体で、前記油性媒体に金属粉末も混ぜされ、前記金属粉末はナノレベルの鉄粉末、レニウム粉末、チタン粉末、タングステン粉末、マンガン粉末、クロム粉末、マグネシウム粉末のいずれか１つまたはそれらの混合物を含み、
前記圧延機（７８）は、前記金型鋼ワークの移動方向に対して前記媒体ノズル（７７）の後端に設置され、交互に配置された水平方向の圧延機と垂直方向の圧延機を含み、前記圧延機内のロール間の間隔は前記金型鋼ワークサイズの８０％〜９０％にあることを特徴とする金型鋼に対する前処理装置。 - 前記第１温度範囲が少なくとも２５０℃に達することを特徴とする請求項１に記載の金型鋼に対する前処理装置。
- 前記ローラコンベヤ（７２）には水平面から１０°〜２０°の傾斜角を設けられ、前記媒体ノズル（７７）からスプレーされた液体媒体の角度は、前記金型鋼ワークの移動方向に沿って、水平面に対して１５°下向きになっていることを特徴とする請求項２に記載の金型鋼に対する前処理装置。
- 前記セラミック発熱体は、ＭＣＨセラミック発熱体となっていることを特徴とする請求項２または３に記載の金型鋼に対する前処理装置。
- 前記ローラコンベア（７２）の下方にさらにタンク本体（７９）が設けられ、前記タンク本体（７９）の幅は、前記ローラ（７３）の長さより小さくて、前記金型鋼ワークのサイズより大きく、前記タンク本体（７９）の深さは前記２層のローラコンベアの高さより高く、前記タンク本体（７９）の側面には前記ローラ（７３）が通過するための貫通穴が設けられ、前記タンク本体（７９）の内側にさらに前記セラミック発熱体から放出される熱を反射して、金型鋼ワークの温度を維持するための反射コーティングが施されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の金型鋼に対する前処理装置。
- 手順Ａ１：加工待ちの金型鋼ワークを２５０℃〜３５０℃に熱処理し、熱処理された金型鋼ワークを搬出する工程、
手順Ａ２：搬出後の金型鋼ワークの上下両面にセラミック発熱体を設置し、前記セラミック発熱体から放出する温度で前記金型鋼ワークの温度を２５０℃以上に保ち、前記金型鋼ワークを１時間当たり３０℃を超えない焼鈍し速度でゆっくりと焼鈍しさせる工程、
手順Ａ３：圧延前に金型鋼ワークの表面に液体媒体をスプレーし、前記液体媒体は２５０℃までに加熱された油性媒体で、前記油性媒体に金属粉末も混ぜされ、前記金属粉末はナノレベルの鉄粉末、レニウム粉末、チタン粉末、タングステン粉末、マンガン粉末、クロム粉末、マグネシウム粉末のいずれか１つまたはそれらの混合物を含む工程、および
手順Ａ４：前記金型鋼ワークに水平方向の圧延加工と垂直方向の圧延加工を施し、前記圧延加工中に前記圧延機の各ロール間の距離は前記金型鋼ワークサイズの８０％〜９０％の間となっている工程を含むことを特徴とする金型鋼に対する前処理方法。 - 前記媒体ノズル（７７）からスプレーされた液体媒体の角度は前記金型鋼ワークの移動方向に対して２５°〜３５°の間の傾斜角となっていることを特徴とする請求項６に記載の金型鋼に対する前処理方法。
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