一種高精度數控刃模具發黑生產系統的製作方法
2023-05-20 17:27:36
本實用新型屬於金屬表面處理技術領域，更具體地說，涉及一種高精度數控刃模具發黑生產系統。
背景技術：
金屬工件在使用過程中特別容易生鏽，因此在生產過程中就需要對其進行表面處理工序。其中，發黑處理是表面氧化處理的一種常用手段，其原理是將金屬工件置於發黑液中，金屬表面結晶形成一層均勻緻密且與基本金屬牢固結合的氧化薄膜，以隔絕空氣，達到防鏽的目的。目前，金屬表面發黑處理已廣泛應用於機械零件、精密儀器、儀表、武器及日用品的表面防護，特別適用於不能電鍍和塗裝的精密器械。
常用的金屬表面發黑處理方法主要包括高溫氧化法、電解液電解法和常溫發黑工藝，其中，高溫氧化法是採用鹼性發黑的方法，使金屬工件表面的鐵在鹼性的發黑液裡溶解，發生化學反應，在金屬與發黑液的接觸面形成氧化鐵的過飽和溶液，過飽和溶液在金屬表面結晶形成一層連續成片的氧化膜。但採用現有高溫氧化法對金屬材料進行發黑處理時，並沒有專門的發黑處理系統，各工序通常獨立進行，操作不便，生產效率低下，且工作環境非常惡劣，易給操作工人帶來安全性問題。同時，現有高溫氧化法的發黑效果相對較差，形成的Fe3O4保護膜不均勻、質量不穩定，與金屬工件之間的結合相對不牢靠，持久性較差，易脫落，從而難以滿足金屬工件，尤其是對發黑效果要求更加嚴格的數控刃模具、高端工具機、軌道交通、航空航天等領域的使用要求。
經檢索，關於金屬發黑處理的專利報導已有相關公開。
如，中國專利申請號201310171031.9，申請日為2013年5月10日，發明創造名稱為：螺栓表面發黑工藝，該申請案是將螺栓進行清洗、脫脂、一次水洗、酸洗、二次水洗、然後進行發黑處理，其發黑是在140℃-145℃的溫度條件下，將螺栓置於發黑溶液中80-100分鐘，該申請案的發黑溶液採用碳酸鈉、醋酸鈉和丁二酸鈉的混合溶液，所述的混合液中碳酸鈉的濃度為10-15g/L，醋酸鈉的濃度為7-9g/L，丁二酸鈉的濃度為0.9-1.5g/L，發黑處理後再進行堅膜處理。但該申請案中也沒有涉及具體的發黑處理系統，生產效率相對低下，其對工件的發黑處理效果有待進一步提高。
又如，中國專利申請號201520385614.6公開了一種金屬表面發黑處理生產線，該申請案的生產線包括沿物料傳送方向設置的上料機、清洗機、加熱爐、發黑槽、烘乾爐和上油槽，其中，上料機的出口連接清洗機的入口，清洗機內部設有提升機A，提升機A的出口連接加熱爐的入口，加熱爐內設有貫穿爐體內部的循環送料線，加熱爐的出口連接發黑槽的入口，發黑槽內部設有提升機B，提升機B的出口連接烘乾爐的入口，烘乾爐內設置貫穿爐體內部的循環送料線，烘乾爐的出口連接上油槽的入口，上油槽內部設有提升機C。該申請案通過生產線實現了工件的連續送料，除工件上下線，其餘輸送、清洗、發黑、上油均自動完成，操作方便，大大提高了工作效率，但採用該申請案的發黑生產線生產的金屬製品難以滿足高品質發黑質量的要求，且其仍會對環境造成汙染。
技術實現要素：
1.實用新型要解決的技術問題
本實用新型的目的在於克服採用現有技術中對金屬材料進行發黑處理時，各工序通常獨立進行，操作不便，生產效率低下，工作環境非常惡劣，易給操作工人帶來安全性問題以及對工件的發黑效果相對較差，形成的Fe3O4保護膜不均勻、難以持久的不足，提供了一種高精度數控刃模具發黑生產系統。採用本實用新型的技術方案對工件進行發黑處理的操作簡單、安全環保，大大提高了發黑處理的效率，且同時能夠有效保證發黑處理的效果及質量，所形成的Fe3O4保護膜厚度均勻，持久性較好。
2.技術方案
為達到上述目的，本實用新型提供的技術方案為：
本實用新型的一種高精度數控刃模具發黑生產系統，包括沿物料傳送方向依次設置的第一冷水槽、酸洗槽、開水槽、發黑槽、第二冷水槽和油槽，上述各槽均為雙層不鏽鋼槽體，其中，所述發黑槽的內部設有加熱裝置，該加熱裝置與溫控系統相連，且發黑槽的外層槽壁與內層槽壁之間設有保溫層。
更進一步的，所述各槽槽體的內層槽壁均加工有沿槽壁四周分布的溢流孔，所述的溢流孔通過連接管與排汙管相連。
更進一步的，所述排汙管位於各槽槽體的前方並沿物料傳送方向設置，且排汙管遠離排汙口一端的高度大於其靠近排汙口一端的高度。
更進一步的，該系統還設有補水裝置，所述的補水裝置包括補水管、進水管和控制閥，其中，所述補水管位於各槽開口的上方，所有補水管均與進水管相連且補水管上設有控制閥。
更進一步的，所述酸洗槽、開水槽及發黑槽的後方均設有吸風機，吸風機的吸風口設有閥門。
更進一步的，所述各槽槽體的底部均設有排水口，所述排水口與排水管相連。
更進一步的，所述開水槽的底部設有加熱管。
更進一步的，所述各槽槽體的前方設有操作臺，操作臺上設有支撐架，通過支撐架對排汙管進行支撐固定。
更進一步的，所述各槽槽體的頂部均設有吊環。
3.有益效果
採用本實用新型提供的技術方案，與現有技術相比，具有如下顯著效果：
(1)本實用新型的一種高精度數控刃模具發黑生產系統，包括沿物料傳送方向依次設置的第一冷水槽、酸洗槽、開水槽、發黑槽、第二冷水槽和油槽，待發黑金屬製品經開水槽進行去油處理後進入酸洗槽進行弱腐蝕，然後經第一冷水槽清洗後進入發黑槽進行發黑處理，經發黑處理後的金屬製品進入開水槽進行清洗以檢驗其發黑質量，如果其發黑質量滿足要求則直接進入第二冷水槽進行清洗並進入油槽進行發藍處理，若其發黑質量不滿足要求則將其置於發黑槽中再次進行發黑處理，以此類推，直至其發黑質量滿足使用要求。本實用新型中發黑槽的內部設有加熱裝置，該加熱裝置與溫控系統相連，從而可以對發黑槽內發黑液的溫度進行精確控制，保證其發黑質量，上述發黑槽的外層槽壁與內層槽壁之間設有保溫層，從而能夠保證發黑液溫度的穩定性，進一步保證發黑質量，所形成的Fe3O4保護膜厚度均勻，持久性較好。
(2)本實用新型的一種高精度數控刃模具發黑生產系統，各槽槽體的內層槽壁均加工有沿槽壁四周分布的溢流孔，所述的溢流孔通過連接管與排汙管相連，通過溢流孔的設置一方面可以對各槽內液體液位進行監督，避免各槽內的液體超過限度，另一方面通過溢流孔還能夠使各槽表面的油汙等雜質進入排汙管進行排放，保證發黑處理的質量。
(3)本實用新型的一種高精度數控刃模具發黑生產系統，所述排汙管位於各槽槽體的前方並沿物料傳送方向設置，且排汙管遠離排汙口一端的高度大於其靠近排汙口一端的高度，通過將排汙管設置於各槽槽體的前方，從而能夠使操作工人與各槽體之間隔開來，對操作工人具有較好的保護作用，防止燙傷等事故的發生。由於排汙管遠離排汙口一端的高度大於其靠近排汙口一端的高度，從而能夠使由各槽溢流孔溢出的液體通過排汙管進行有效排放，防止發生倒流，進一步保證了各槽處理的質量。
(4)本實用新型的一種高精度數控刃模具發黑生產系統，該系統還設有補水裝置，補水裝置包括補水管、進水管和控制閥，所有補水管均與進水管相連且補水管上設有控制閥，從而便於對各槽內的液體進行及時補充。
(5)本實用新型的一種高精度數控刃模具發黑生產系統，所述酸洗槽、開水槽及發黑槽的後方均設有吸風機，通過吸風機能夠將上述槽體內產生的煙氣直接吸走，避免有害煙氣對操作工人的損害，改善了操作環境，符合環保的要求。
附圖說明
圖1為本實用新型的一種高精度數控刃模具發黑生產系統的結構示意圖。
示意圖中的標號說明：
1、第一冷水槽；2、吸風機；3、酸洗槽；4、開水槽；5、發黑槽；6、第二清洗槽；7、油槽；8、溢流孔；901、進水管；902、補水管；10、排汙管；11、控制閥；12、連接管；13、支撐架；14、操作臺。
具體實施方式
為進一步了解本實用新型的內容，現結合附圖和實施例對本實用新型作詳細描述。
實施例1
如圖1所示，本實施例的一種高精度數控刃模具發黑生產系統，包括沿物料傳送方向依次設置的第一冷水槽1、酸洗槽3、開水槽4、發黑槽5、第二冷水槽6和油槽7，待發黑金屬製品經開水槽4進行去油處理後進入酸洗槽3進行弱腐蝕，然後經第一冷水槽1清洗後進入發黑槽5進行發黑處理，經發黑處理後的金屬製品進入開水槽4進行清洗以檢驗其發黑質量，如果其發黑質量滿足要求則直接進入第二冷水槽6進行清洗，若其發黑質量不滿足要求則再次進行發黑處理，以此類推，直至其發黑質量滿足使用要求。
本實施例中上述各槽均為雙層不鏽鋼槽體，其中，發黑槽5的內部設有加熱裝置，該加熱裝置與溫控系統相連，從而可以對發黑槽5內發黑液的溫度進行精確控制，保證其發黑質量。發黑槽5的外層槽壁與內層槽壁之間設有保溫層，從而能夠保證發黑液溫度的穩定性，進一步保證發黑質量，所形成的Fe3O4保護膜厚度均勻，持久性較好。所述開水槽4的底部設有加熱管，上述各槽槽體的內層槽壁均加工有沿槽壁四周分布的溢流孔8，所述的溢流孔8通過連接管12與排汙管10相連，通過溢流孔8的設置一方面可以對各槽內液體液位進行監督，避免各槽內的液體超過限度，另一方面通過溢流孔8還能夠使各槽表面的油汙等雜質進入排汙管10進行排放，保證發黑處理的質量。上述排汙管10位於各槽槽體的前方並沿物料傳送方向設置，從而能夠使操作工人與各槽體之間隔開來，對操作工人具有較好的保護作用，防止燙傷等事故的發生，且排汙管10遠離排汙口一端的高度大於其靠近排汙口一端的高度，能夠使由各槽溢流孔8溢出的液體通過排汙管10進行有效排放，防止發生倒流，進一步保證了各槽處理的質量。
本實施例的發黑生產系統還設有補水裝置，該補水裝置包括補水管902、進水管901和控制閥11，其中，所述補水管902位於各槽開口的上方，所有補水管902均與進水管901相連且補水管902上設有控制閥11，從而便於對各槽內的液體進行及時補充。各槽槽體的底部均設有排水口，所述排水口與排水管相連。所述酸洗槽3、開水槽4及發黑槽5的後方均設有吸風機2，吸風機2的吸風口設有閥門，通過吸風機2能夠將上述槽體內產生的煙氣直接吸走，避免有害煙氣對操作工人的損害，改善了操作環境，符合環保的要求。
本實施例中各槽槽體的前方設有操作臺14，操作臺14上設有支撐架13，通過支撐架13對排汙管10進行支撐固定，且各槽槽體的頂部均設有吊環，從而便於對各槽體進行維修及調整。
本實施例的高精度數控刃模具發黑生產方法，其具體步驟為：
步驟一、去油：將待處理金屬工件置於開水槽4內，使用開水煮4min，以去除其表面的油汙；
步驟二、酸洗：將去油處理後的金屬工件浸漬於酸洗槽3內進行酸洗，酸洗液採用質量濃度為33％的鹽酸溶液，酸洗時間為2min；
步驟三、一次清洗：將酸洗後的工件撈出浸漬於第一冷水槽1，使用清水進行清洗，以除去工件表面的酸液；
步驟四、發黑處理：工件自第一冷水槽1取出後浸漬於發黑槽5內進行發黑處理，所述發黑液為氫氧化鈉與亞硝酸鈉的混合溶液，通過加熱裝置及溫控系統控制發黑液的溫度為135℃，發黑處理的時間為25min；
發明人通過大量實驗研究對發黑液的組分及發黑處理的溫度、時間進行優化設計，從而可以顯著改善對金屬製品的發黑質量，保證Fe3O4保護膜的牢固性及持久性。其中，發明人在研究過程中發現，當發黑溫度處於135-145℃時其發黑效果最好，且即使是發黑液的微小溫度波動也會對金屬工件的發黑質量造成較大影響，因此本實用新型通過設置溫控系統，並在發黑槽5的內、外壁之間設置保溫層，從而可以顯著降低發黑液的溫度波動，並保證發黑槽5內發黑液溫度的均勻性，從而可以有效保證其發黑效果，同時具有節能作用。
此外，現有技術中金屬工件所用的發黑液包括高溫鹼性及常溫酸性黑化液，其中現有高溫鹼性黑化液的黑化溫度範圍通常較高，工作環境惡劣，而本實用新型通過對黑化液的組分進行優化設計，並配合黑化處理的整體工序，從而可以顯著降低黑化處理的溫度，反應條件比較溫和。
步驟五、二次清洗：將發黑處理後的工件浸漬於開水槽4內，使用開水煮1min，去除工件表面的發黑液；
步驟六、檢驗：檢驗工件的發黑效果，如果其發黑質量滿足要求，則將工件浸漬於第二冷水槽6使用清水進行清洗；若工件發黑質量不滿足要求，則重複步驟(2)-(5)，直至滿足要求。
通過採用本實施例的發黑生產系統對工件進行發黑處理，並對各工序的順序、工藝參數等進行優化設計，使各工序之間相互配合，從而能夠有效保證工件的發黑質量。
實施例2
如圖1所示，本實施例的一種高精度數控刃模具發黑生產系統，包括沿物料傳送方向依次設置的第一冷水槽1、酸洗槽3、開水槽4、發黑槽5、第二冷水槽6和油槽7，待發黑金屬製品經開水槽4進行去油處理後進入酸洗槽3進行弱腐蝕，然後經第一冷水槽1清洗後進入發黑槽5進行發黑處理，經發黑處理後的金屬製品進入開水槽4進行清洗以檢驗其發黑質量，如果其發黑質量滿足要求則直接進入第二冷水槽6進行清洗，若其發黑質量不滿足要求則再次進行發黑處理，以此類推，直至其發黑質量滿足使用要求。
本實施例的發黑生產系統還設有油槽7，通過槽7內的機油對經第二冷水槽6清洗後的金屬製品進行發藍處理，從而可以進一步對金屬製品表面形成的氧化膜進行有效保護。為了進一步保證金屬製品發黑處理的質量。上述各槽均為雙層不鏽鋼槽體，其中，所述發黑槽5的內部設有加熱裝置，該加熱裝置與溫控系統相連，且發黑槽5的外層槽壁與內層槽壁之間設有保溫層，從而可以保證工件發黑質量的穩定性。所述開水槽4的底部設有加熱管，上述各槽槽體的內層槽壁均加工有沿槽壁四周分布的溢流孔8，所述的溢流孔8通過連接管12與排汙管10相連，排汙管10位於各槽槽體的前方並沿物料傳送方向設置，且排汙管10遠離排汙口一端的高度大於其靠近排汙口一端的高度。
本實施例的發黑生產系統還設有補水裝置，該補水裝置包括補水管902、進水管901和控制閥11，其中，所述補水管902位於各槽開口的上方，所有補水管902均與進水管901相連且補水管902上設有控制閥11。各槽槽體的底部均設有排水口，所述排水口與排水管相連。所述酸洗槽3、開水槽4及發黑槽5的後方均設有吸風機2，吸風機2的吸風口設有閥門，且其吸風口處的材質採用玻璃鋼。本實施例中各槽槽體的前方設有操作臺14，操作臺14上設有支撐架13，通過支撐架13對排汙管10進行支撐固定，且各槽槽體的頂部均設有吊環，從而便於對各槽進行吊裝維修。
本實施例的高精度數控刃模具發黑生產方法，其具體步驟為：
步驟一、去油：將待處理金屬工件置於開水槽4內，使用開水煮6min，以去除其表面的油汙；
步驟二、酸洗：將去油處理後的金屬工件浸漬於酸洗槽3內進行酸洗，酸洗液採用質量濃度為35％的鹽酸溶液，酸洗時間為5min；
步驟三、一次清洗：將酸洗後的工件撈出浸漬於第一冷水槽1，使用清水進行清洗，以除去工件表面的酸液；
步驟四、發黑處理：工件自第一冷水槽1取出後浸漬於發黑槽5內進行發黑處理，所述發黑液為氫氧化鈉與亞硝酸鈉的混合溶液，通過加熱裝置及溫控系統控制發黑液的溫度為145℃，發黑處理的時間為40min；
步驟五、二次清洗：將發黑處理後的工件浸漬於開水槽4內，使用開水煮2min，去除工件表面的發黑液；
步驟六、檢驗：檢驗工件的發黑效果，如果其發黑質量滿足要求，則將工件浸漬於第二冷水槽6使用清水進行清洗；若工件發黑質量不滿足要求，則重複步驟(2)-(5)，直至滿足要求；
步驟七、發藍處理：將第二冷水槽6內清洗後的發黑工件置於發藍油槽7內進行發藍處理。
本實施例通過發黑各工序的配合能夠有效保證發黑處理的質量，Fe3O4保護膜與金屬基體之間的結合牢固，持久性較好，且其工藝操作簡單、生產效率高、安全、環保，能夠很好地適用於高精度數控刃模具、高端工具機、軌道交通及航空航天等領域金屬的發黑處理。
實施例3
本實施例的一種高精度數控刃模具發黑生產系統的結構同實施例2，使用該生產系統對工件進行發黑處理的方法的具體步驟如下：
步驟一、去油：將待處理金屬工件置於開水槽4內，使用開水煮2min，以去除其表面的油汙；
步驟二、酸洗：將去油處理後的金屬工件浸漬於酸洗槽3內進行酸洗，酸洗液採用質量濃度為30％的鹽酸溶液，酸洗時間為4min；
步驟三、一次清洗：將酸洗後的工件撈出浸漬於第一冷水槽1，使用清水進行清洗，以除去工件表面的酸液；
步驟四、發黑處理：工件自第一冷水槽1取出後浸漬於發黑槽5內進行發黑處理，所述發黑液為氫氧化鈉與亞硝酸鈉的混合溶液，通過加熱裝置及溫控系統控制發黑液的溫度為140℃，發黑處理的時間為10min；
步驟五、二次清洗：將發黑處理後的工件浸漬於開水槽4內，使用開水煮1min，去除工件表面的發黑液；
步驟六、檢驗：檢驗工件的發黑效果，如果其發黑質量滿足要求，則將工件浸漬於第二冷水槽6使用清水進行清洗；若工件發黑質量不滿足要求，則重複步驟(2)-(5)，直至滿足要求。
以上示意性的對本實用新型及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本實用新型的實施方式之一，實際的結構並不局限於此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本實用新型創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬於本實用新型的保護範圍。