專利名稱：一種汽車輪胎模具的快速節(jié)能氣體軟氮化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車輪胎模具的快速節(jié)能氣體軟氮化方法。
背景技術(shù)：
節(jié)能減排是全面貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展的基本要求。 我國當(dāng)前面臨著經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展和人口增長與資源環(huán)境約束的突出矛盾。目前 我國的生態(tài)破壞和環(huán)境污染已經(jīng)達(dá)到自然生態(tài)環(huán)境所能承受的極限，為了使經(jīng)濟(jì) 增長可持續(xù)，緩解巨大的環(huán)境壓力，必須以環(huán)境友好的方式推動經(jīng)濟(jì)增長。節(jié)能 減排就是要從源頭預(yù)防污染產(chǎn)生，最有效地減少資源消耗，不排放廢棄物，從而 真正解決當(dāng)代中國的發(fā)展困境。隨著我國《能源法》的推行和十一五節(jié)能戰(zhàn)略的 實(shí)施，節(jié)能減排將是制造行業(yè)產(chǎn)品開發(fā)、制造和推廣的關(guān)鍵。
在汽車輪胎生產(chǎn)過程中，模具是一種必不可少的機(jī)械設(shè)備，模具品質(zhì)的好壞 直接影響到輪胎產(chǎn)品的質(zhì)量。眾所周知，輪胎模具是在高壓、高纟顯條件下反復(fù)使 用，服役條件苛刻，除受到腐蝕性物質(zhì)的化學(xué)腐蝕外、還受熱、受壓、受摩擦。 輕度的磨損和表面形態(tài)的惡化將造成模具失效，此外，模具中的花紋、溝槽等處 很容易積存橡膠和硫化殘留物，它們會影響輪胎的表面形狀，因此必須頻繁拆卸 清洗，因而影響輪胎模具的生產(chǎn)效率，增加生產(chǎn)成本。目前鋼帝嗽胎模具主要采 用氣體氮化來進(jìn)行表面強(qiáng)化，該方法存在滲氮工藝周期長，能耗大，廢氣排放多 等缺點(diǎn)。如何在提高這類模具使用性能壽命的同時，又大幅度的節(jié)約能源，降低 廢氣排放是廠商急待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述存在問題，提供一種滲氮工藝周期短、節(jié)能的汽車 輪胎模具的快速節(jié)能氣體軟氮化方法。
本發(fā)明的原理是，輪胎模具的表面納米處理后產(chǎn)生的大量晶界、位錯、空位 等晶體缺陷，這些晶體缺陷將為氮碳原子的擴(kuò)散提供通道，同時，晶界和晶內(nèi)存在的大量缺陷也會降低氮化物形成的氮勢門檻值，來促進(jìn)輪胎模具的滲氮速度， 使輪胎模具的滲氮溫度得以降低，時間得以縮短，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。 本發(fā)明，按以下工序依次進(jìn)行
1) 、輪胎模具納米化處理
是在普通噴丸設(shè)備上增加一套增壓系統(tǒng)，采用增壓噴丸方法對鋼制輪胎模具 進(jìn)行表面納米化處理，輪胎模具置于具有增壓系統(tǒng)的噴丸設(shè)備的料盤中，其增壓
系統(tǒng)的壓力為0.1 0.7MPa，料盤的轉(zhuǎn)速為15~50r/min，噴射鋼丸的直徑為0.5mm、 0.7mm、 l.Omm、 1.5mm、 2mm的之中的一種，鋼丸噴射壓力為0.45 0.55MPa，
噴槍沿輪胎模具的型腔軸士45。連續(xù)擺動，噴槍的噴嘴至輪胎模具型腔表面的距離 為8~10cm，鋼丸噴射時間為10 22min;納米化處理后的輪胎模具工件最表面的 晶粒大小為30nm，輪胎模具表面的納米層深度為20~30|am;
2) 、工件置入
氮化爐空爐以180±5滴/min的速度滴入甲醇進(jìn)行排氣，升溫而使?fàn)t溫達(dá)到 570士5。C;
將上述納米化處理后的輪胎模具工件置入氣體氮化爐中； 仍以180±5滴/min的速度滴入甲醇，繼續(xù)升溫，使輪胎模具工件溫度達(dá)到 550±5°C，停止滴入甲醇；
3) 、強(qiáng)滲處理
以60±5滴/min的速度滴入乙醇，氨氣通量控制氨分解率為18~35%，強(qiáng)滲處 理階段控制溫度為550±5°C，強(qiáng)滲時間為2h士10min;
4) 、擴(kuò)散處理
乙醇以120±5滴/min的速度滴入，氨氣通量控制氨分解率為40~60%， 4(K55min后停止通氨氣，擴(kuò)散處理階段控制溫度為570±5°C，擴(kuò)散時間為 lh士10min后，停止滴入乙醇；
5) 、降溫處理
以160士5滴/min的速度滴入甲醇，降溫而使工件溫度降至35肚2(TC;然后，輪胎模具工件出爐進(jìn)行常規(guī)油冷或空冷。
本發(fā)明，所述鋼丸為馬氏體型不銹鋼丸；所述輪胎模具所用鋼材成分含 0.42~0.50wt%C、 0.17~0.37wto/oSi、 0.50 0.80wt%Mn、 S0.2wt%Cr、 $0,30wt0/oNi、 S0.25wt0/oCu。
本發(fā)明的有益效果是
1) 預(yù)先表面噴丸納米化加氣體軟氮化新工藝，由于減少了 5小時的滲氮時間， 達(dá)到了同樣的軟氮化效果，因此每次氮化都降低了大量的能耗，產(chǎn)生了明顯的經(jīng) 濟(jì)效益；
2) 新工藝顯著減少了廢氣排放，具有良好的社會效益和環(huán)境保護(hù)效益。 本發(fā)明，具有縮短滲氮工藝周期、節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。 下面實(shí)施例結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。


圖1是本發(fā)明的氣體軟氮化節(jié)能工藝示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例 一種汽車輪胎模具的快速節(jié)能氣體軟氮化方法 參照圖l，按以下工序依次進(jìn)行 1)、輪胎模具納米化處理
在普通噴丸設(shè)備上增加一套增壓系統(tǒng)，采用增壓噴丸方法對鋼制輪胎模具進(jìn) 行表面納米化處理，所用鋼材成分含0.42~0.50wt%C 、 0.17~0.37wt%Si、 0.50~0.80wt%Mn、 S0.2wt°/。Cr、 50.30wt%Ni、 S0.25wt%Cu的輪胎模具置于具有 增壓系統(tǒng)的噴丸設(shè)備的料盤中，其增壓系統(tǒng)的壓力為0.3MPa，料盤的轉(zhuǎn)速為 15r/min，噴射馬氏體型不銹鋼丸的直徑為1.0mm,鋼丸噴射壓力為0.5MPa，噴 槍沿輪胎模具的型腔軸±45°連續(xù)擺動，模塊的型腔表面正對噴丸裝置的噴槍，噴 丸工序在輪胎模具的型腔表面進(jìn)行，噴槍的噴嘴至輪胎模具型腔表面的距離為 8~10cm，鋼丸噴射時間為20min;納米化處理后的輪胎模具工件最表面的晶粒大 小為30nm，輪胎模具表面的納米層深度為20~30Mm;2) 、工件置入
氮化爐空爐以180滴/min的速度滴入甲醇進(jìn)行排氣，升溫而使?fàn)t溫達(dá)到 570°C;
將上述納米化處理后的輪胎模具工件置入氣體氮化爐中； 仍以180滴/min的速度滴入甲醇，繼續(xù)升溫，使輪胎模具工件溫度達(dá)到550°C ， 停止滴入甲醇；
3) 、強(qiáng)滲處理
以60滴/min的速度滴入乙醇，氨氣通量控制氨分解率為30%，強(qiáng)滲處理階 段控制溫度為55(TC，強(qiáng)滲時間為2h;
4) 、擴(kuò)散處理
乙醇以120滴/min的速度滴入，氨氣通量控制氨分解率為60%， 45min后停 止通氨氣，擴(kuò)散處理階段控制溫度為570。C，擴(kuò)散時間為lh后，停止滴入乙醇；
5) 、降溫處理
以160滴/min的速度滴入甲醇，降溫而使工件溫度降至35(TC;然后，輪胎 模具工件出爐進(jìn)行常規(guī)油冷或空冷。
本發(fā)明，甲醇、乙醇的滴速由閥門控制，氨氣通量由閥門控制。 本發(fā)明，整個氣體軟氮化工藝周期即強(qiáng)滲和擴(kuò)散階段可以由傳統(tǒng)工藝的大約 8小時縮短為3小時，表面納米化處理的機(jī)械噴丸設(shè)備的功率只有幾個千瓦，噴 丸時間只須10~20分鐘，而滲氮設(shè)備的功率少則幾十千瓦，多則幾百千瓦，采用 預(yù)先表面噴丸納米處理再進(jìn)行軟氮化的新工藝對輪胎模具進(jìn)行表面強(qiáng)化，在軟氮 化溫度不降低的情況下，軟氮化時間可以減少5小時，所節(jié)約的生產(chǎn)成本是十分 可觀的。
權(quán)利要求
1、一種汽車輪胎模具的快速節(jié)能氣體軟氮化方法，其特征在于按以下工序依次進(jìn)行1)、輪胎模具納米化處理輪胎模具置于具有增壓系統(tǒng)的噴丸設(shè)備的料盤中，其增壓系統(tǒng)的壓力為0.1～0.7MPa，料盤的轉(zhuǎn)速為15～50r/min，噴射鋼丸的直徑為0.5mm、0.7mm、1.0mm、1.5mm、2mm的之中的一種，鋼丸噴射壓力為0.45～0.55MPa，噴槍沿輪胎模具的型腔軸±45°連續(xù)擺動，噴槍的噴嘴至輪胎模具型腔表面的距離為8～10cm，鋼丸噴射時間為10～22min；納米化處理后的輪胎模具工件最表面的晶粒大小為30nm，輪胎模具表面的納米層深度為20～30μm；2)、工件置入氮化爐空爐以180±5滴/min的速度滴入甲醇進(jìn)行排氣，升溫而使?fàn)t溫達(dá)到570±5℃；將上述納米化處理后的輪胎模具工件置入氣體氮化爐中；仍以180±5滴/min的速度滴入甲醇，繼續(xù)升溫，使輪胎模具工件溫度達(dá)到550±5℃，停止滴入甲醇；3)、強(qiáng)滲處理以60±5滴/min的速度滴入乙醇，氨氣通量控制氨分解率為18～35％，強(qiáng)滲處理階段控制溫度為550±5℃，強(qiáng)滲時間為2h±10min；4)、擴(kuò)散處理乙醇以120±5滴/min的速度滴入，氨氣通量控制氨分解率為40～60％，40～55min后停止通氨氣，擴(kuò)散處理階段控制溫度為570±5℃，擴(kuò)散時間為1h±10min后，停止滴入乙醇；5)、降溫處理以160±5滴/min的速度滴入甲醇，降溫而使工件溫度降至350±20℃；然后，輪胎模具工件出爐進(jìn)行常規(guī)油冷或空冷。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車輪胎模具的快速節(jié)能氣體軟氮化方法，其特征在于按以下工序依次進(jìn)行(1) 、輪胎模具納米化處理輪胎模具置于具有增壓系統(tǒng)的噴丸設(shè)備的料盤中，其增壓系統(tǒng)的壓力為0.3MPa，料盤的轉(zhuǎn)速為15r/min，噴射鋼丸的直徑為l.Omm，鋼丸噴射壓力為 0.5MPa，噴槍沿輪胎模具的型腔軸±45°連續(xù)擺動，模塊的型腔表面正對噴丸裝置 的噴槍，噴丸工序在輪胎模具的型腔表面進(jìn)行，噴槍的噴嘴至輪胎模具型腔表面 的距離為8 10cm，鋼丸噴射時間為20min;納米化處理后的輪胎模具工件最表面 的晶粒大小為30nm，輪胎模具表面的納米層深度為20 30pm;(2) 、工件置入氮化爐空爐以180滴/min的速度滴入甲醇進(jìn)行排氣，升溫而使?fàn)t溫達(dá)到 570°C;將上述納米化處理后的輪胎模具工件置入氣體氮化爐中； 仍以180滴/min的速度滴入甲醇，繼續(xù)升溫，使輪胎模具工件溫度達(dá)到550°C ， 停止滴入甲醇；(3) 、強(qiáng)滲處理以60滴/min的速度滴入乙醇，氨氣通量控制氨分解率為30%，強(qiáng)滲處理階 段控制溫度為550'C，強(qiáng)滲時間為2h;(4) 、擴(kuò)散處理-乙醇以120滴/min的速度滴入，氨氣通量控制氨分解率為60%， 45min后停 止通氨氣，擴(kuò)散處理階段控制溫度為57(TC，擴(kuò)散時間為lh后，停止滴入乙醇；(5) 、降溫處理以160滴/min的速度滴入甲醇，降溫而使工件溫度降至350'C;然后，輪胎 模具工件出爐進(jìn)行常規(guī)油冷或空冷。
3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽車輪胎模具的快速節(jié)能氣體軟氮化方法， 其特征在于所述鋼丸為馬氏體型不銹鋼丸；所述輪胎模具所用鋼材成分含0,42~0.50wt%C、 0.17~0,37wt%Si、 0.50~0.80wto/oMn、 ^0.2wt0/oCr、 S0.30wto/oNi、 S0.25wt%Cu。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車輪胎模具的快速節(jié)能氣體軟氮化方法，其表面納米化處理是在普通噴丸設(shè)備上增加一套增壓系統(tǒng)，采用增壓噴丸方法對置于具有增壓系統(tǒng)的噴丸設(shè)備的料盤中的輪胎模具工件進(jìn)行表面納米化處理；其快速節(jié)能氣體軟氮化方法主要包括工件置入、強(qiáng)滲處理、擴(kuò)散處理、降溫處理；預(yù)先表面噴丸納米化加軟氮化新工藝，由于減少了5小時的滲氮時間，達(dá)到了同樣的軟氮化效果，因此每次氮化都降低了大量的能耗，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境保護(hù)效益；具有縮短滲氮工藝周期、節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C21D7/06GK101580940SQ20091004016
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者能 于, 吳旭炎, 揭曉華, 鄭向新, 磊 陳, 陳志勇 申請人:廣東巨輪模具股份有限公司;廣東工業(yè)大學(xué)