一种获得质量可控强化热处理超高强度钢板的压力淬火模具 【技术领域】
本发明属于热处理技术领域，特别是涉及一种获得质量可控强化热处理超高强度钢板的压力淬火模具。
背景技术
现有技术中，对强化热处理超高强度钢板如防弹钢板进行压力淬火的设备，无论辊压式淬火设备和立式淬火设备，均不能在同一套设备上实现对不同厚度规格的钢板进行质量可控的压力淬火。实用新型专利ZL200320103136.2一种用于薄规格防弹钢板的压力淬火装置虽然提出了一种可有效保障板形和平整度，使钢板不产生淬火变形的用于薄规格防弹钢板的压力淬火装置，但却未明确提出如何按照一定的规律指导设计压淬模具的设计方案，以控制和优化压力淬火装置，获得质量可控的强化热处理钢板。而发明专利ZL200810233837.5则着重对数控测力模压机床进行了改进，并未形成指导压淬模具设计的方向性的指引。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种获得质量可控强化热处理超高强度钢板的压力淬火模具，综合考虑了影响压力淬火效果的各种因素，引入压力淬火效果系数，对压淬模具的结构设计提出了一套完整的指导方案。利用该模具稳定生产出的强化热处理超高强度钢板质量可控，性能优良。
本发明的模具由上模、下模构成：下模由下平台、下模安装板、下立筋板、下模进水管、水槽组成，下立筋板、下模进水管、水槽安装在下模安装板上，然后用紧固螺钉将下模安装板固定在下平台上；上模由上平台、上模安装板、上立筋板、上模进水管组成；上立筋板、上模进水管安装在上模安装板上，然后用紧固螺钉将上模安装板固定在上平台上。下平台、上平台通过紧固螺栓与压力机连接，具有通用性，可适合各种型号的机械式或液压式压力机。当进行压力淬火作业时，将钢板放置在下立筋板上，由压力机上滑块下行带动上模与下模闭合，压力机施加的压力通过立筋板施加到钢板上，上立筋板、下立筋板闭合形成冷却水道(冷却水道为井字形)，下模进水管和上模进水管喷出的冷却水在此水道中循环流动，对钢板进行压力淬火。水槽将喷出的冷却水回收并备循环使用。
冷却水道的设计样式
本发明定义钢板上淬火效果不佳的点(该点硬度值与合格硬度值偏差为≥±20HB)为软点，综合考虑影响压力淬火效果的各因素，包括压淬单张钢板所需冷却水总量Qw(m3)、压力p(MPa)、单位面积(1m2)内软点个数n、软点面积a、板料厚度影响系数rt等，用关系式表达上述各因素对淬火效果的影响，以单位面积(1m2)内淬火效果系数Rq作为评价淬火效果的有效指标。参考这一指标指导压力淬火模具的结构设计。通过控制上述Qw(m3)、p(MPa)、n、a、板料rt等工艺参数，可获得质量优良的强化热处理超高强度钢板产品。引入淬火效果系数，其表达式可表述如下：
Rq=Qwpnart]]>(式1)
式中，Rq——单位面积(1m2)内淬火效果系数，m·MPa
a——单个软点面积，m2
n——单位面积(1m2)内的软点个数，
p——压力值，MPa
Qw——压淬单张钢板所需冷却水总量，m3
rt——板料厚度影响系数，一般料厚t≥2mm时，0＜rt＜1；t＜2mm，1＜rt＜2
根据上述表达式，可以在实际的压淬模具设计中考虑以下思路，无论钢板厚度规格如何，在可以实现工程应用的前提下，增加冷却循环水流量Qw可明显改善热交换效率，增强淬火效果；增加压力p可减小板料在压淬过程中的热变形，改善板料淬火后的平整度，也可提高压淬效果系数；在压淬模具设计中，应尽量减少软点个数和面积，具体方案请详见实施例1。在料厚t≥2mm时，料厚影响系数0＜rt＜1，使淬火效果系数降低，此时应尽可能增大冷却水流量，而由于板料厚度较大，淬火变形倾向减小，此时压力p可不做大幅增加；t＜2mm，料厚影响系数1＜rt＜2，淬火效果系数较高，而淬火变形倾向增大，为减小淬火变形，应采取相应措施提高淬火后板料的平整度，同也应尽可能增大压力p，保证板料的压淬效果。
【附图说明】
图1为本发明一种可获得质量可控强化热处理超高强度钢板的压力淬火模具的结构图。其中，下平台1、上平台2、下模安装板3、上模安装板4、下立筋板5、上立筋板6、下模进水管7、上模进水管8、水槽9。
图2为一种冷却循环水道的设计样式。
图3为一种冷却循环水道的设计样式。
图4为实施例1-1软点示意图。
图5为实施例1-2的软点示意图。
【具体实施方式】
本发明的模具由上模、下模构成：下模由下平台1、下模安装板3、下立筋板5、下模进水管7、水槽9组成，下立筋板5、下模进水管7、水槽9安装在下模安装板3上，然后用紧固螺钉将下模安装板3固定在下平台1上；上模由上平台2、上模安装板4、上立筋板6、上模进水管8组成；上立筋板6、上模进水管8安装在上模安装板4上，然后用紧固螺钉将上模安装板4固定在上平台2上。下平台1、上平台2通过紧固螺栓与压力机连接，具有通用性，可适合各种型号的机械式或液压式压力机。当进行压力淬火作业时，将钢板放置在下立筋板5上，由压力机上滑块下行带动上模与下模闭合，压力机施加的压力通过立筋板施加到钢板上，上立筋板6、下立筋板5闭合形成冷却水道，下模进水管7和上模进水管8喷出的冷却水在此水道中循环流动，对钢板进行压力淬火。水槽9将喷出的冷却水回收并备循环使用。
实施例1
按照图2、图3所示的冷却水道的设计样式，上下部分压合后在磨具中形成井字形的冷却循环水道，则可认为上下筋板交叉处为软点处。其中实施例1-1上下筋板交叉处为20×20mm方格，共81个方格；实施例1-2上下筋板交叉处为10×10mm方格，共361个方格。
分别计算出实施例1-1和实施例1-2的软点面积如下：
实施例1-1，na＝20×20×81＝32400mm2＝0.0324m2
实施例1-2，na＝10×10×361＝36100mm2＝0.0361m2
将此二值带入式1可知，当板料厚度影响系数rt、冷却水流量Qw和压淬力p均一定时，实施例1-1的淬火效果较实施例1-2好，这是因为实施例1-1在设计压淬模具时采取了较少的软点个数和面积的实施方案。
实施例2
在压淬板料较薄的钢板时，即料厚t＜2mm，料厚影响系数1＜rt＜2，淬火效果系数较高，但此时板料的淬火变形倾向增大。为减小淬火变形，应采取相应措施提高淬火后板料的平整度，具体实施办法即可在图1所示地上下筋板的表面敷贴一层较平整的薄钢板，其实质是增加了压淬钢板的厚度，此时，料厚影响系数势必降低，故应尽可能增大压淬力p和冷却水流量，以保证板料的压淬效果。