[发明专利]一种汽车轮胎模具的快速节能气体软氮化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车轮胎模具的快速节能气体软氮化方法。

背景技术

节能减排是全面贯彻落实科学发展观、促进经济又好又快发展的基本要求。我国当前面临着经济社会快速发展和人口增长与资源环境约束的突出矛盾。目前我国的生态破坏和环境污染已经达到自然生态环境所能承受的极限，为了使经济增长可持续，缓解巨大的环境压力，必须以环境友好的方式推动经济增长。节能减排就是要从源头预防污染产生，最有效地减少资源消耗，不排放废弃物，从而真正解决当代中国的发展困境。随着我国《能源法》的推行和十一五节能战略的实施，节能减排将是制造行业产品开发、制造和推广的关键。

在汽车轮胎生产过程中，模具是一种必不可少的机械设备，模具品质的好坏直接影响到轮胎产品的质量。众所周知，轮胎模具是在高压、高温条件下反复使用，服役条件苛刻，除受到腐蚀性物质的化学腐蚀外、还受热、受压、受摩擦。轻度的磨损和表面形态的恶化将造成模具失效，此外，模具中的花纹、沟槽等处很容易积存橡胶和硫化残留物，它们会影响轮胎的表面形状，因此必须频繁拆卸清洗，因而影响轮胎模具的生产效率，增加生产成本。目前钢制轮胎模具主要采用气体氮化来进行表面强化，该方法存在渗氮工艺周期长，能耗大，废气排放多等缺点。如何在提高这类模具使用性能寿命的同时，又大幅度的节约能源，降低废气排放是厂商急待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种渗氮工艺周期短、节能的汽车轮胎模具的快速节能气体软氮化方法。

本发明的原理是，轮胎模具的表面纳米处理后产生的大量晶界、位错、空位等晶体缺陷，这些晶体缺陷将为氮碳原子的扩散提供通道，同时，晶界和晶内存在的大量缺陷也会降低氮化物形成的氮势门槛值，来促进轮胎模具的渗氮速度，使轮胎模具的渗氮温度得以降低，时间得以缩短，从而达到节能减排的目的。

本发明，按以下工序依次进行：

1)、轮胎模具纳米化处理：

是在普通喷丸设备上增加一套增压系统，采用增压喷丸方法对钢制轮胎模具进行表面纳米化处理，轮胎模具置于具有增压系统的喷丸设备的料盘中，其增压系统的压力为0.1～0.7MPa，料盘的转速为15～50r/min，喷射钢丸的直径为0.5mm、0.7mm、1.0mm、1.5mm、2mm组成的组中的一种，钢丸喷射压力为0.45～0.55MPa，喷枪沿轮胎模具的型腔轴±45°连续摆动，喷枪的喷嘴至轮胎模具型腔表面的距离为8～10cm，钢丸喷射时间为10～22min；纳米化处理后的轮胎模具工件最表面的晶粒大小为30nm，轮胎模具表面的纳米层深度为20～30μm；

2)、工件置入：

氮化炉空炉以180±5滴/min的速度滴入甲醇进行排气，升温而使炉温达到570±5℃；

将上述纳米化处理后的轮胎模具工件置入气体氮化炉中；

仍以180±5滴/min的速度滴入甲醇，继续升温，使轮胎模具工件温度达到550±5℃，停止滴入甲醇；

3)、强渗处理：

以60±5滴/min的速度滴入乙醇，氨气通量控制氨分解率为18～35％，强渗处理阶段控制温度为550±5℃，强渗时间为2h±10min；

4)、扩散处理：

乙醇以120±5滴/min的速度滴入，氨气通量控制氨分解率为40～60％，40～55min后停止通氨气，扩散处理阶段控制温度为570±5℃，扩散时间为1h±10min后，停止滴入乙醇；

5)、降温处理：

以160±5滴/min的速度滴入甲醇，降温而使工件温度降至350±20C；然后，轮胎模具工件出炉进行常规油冷或空冷。

本发明，所述钢丸为马氏体型不锈钢丸；所述轮胎模具所用钢材成分含0.42～0.50wt％C、0.17～0.37wt％Si、0.50～0.80wt％Mn、≤0.2wt％Cr、≤0.30wt％Ni、≤0.25wt％Cu。

本发明的有益效果是：

1)预先表面喷丸纳米化加气体软氮化新工艺，由于减少了5小时的渗氮时间，达到了同样的软氮化效果，因此每次氮化都降低了大量的能耗，产生了明显的经济效益；

2)新工艺显著减少了废气排放，具有良好的社会效益和环境保护效益。

本发明，具有缩短渗氮工艺周期、节能的优点。

下面实施例结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明的气体软氮化节能工艺示意图。

具体实施方式

实施例：一种汽车轮胎模具的快速节能气体软氮化方法

参照图1，按以下工序依次进行：