各種壓鑄機沖頭的應(yīng)用

常寧市宏安金屬材料有限公司

一、各種壓鑄機沖頭的應(yīng)用的慨況：

壓力鑄造是近代金屬加工工藝中發(fā)展較快的一種先進的少、無切削特種鑄造方法。該方法的生產(chǎn)過程是將液態(tài)金屬在高速高壓作用下射入緊鎖的模具型腔內(nèi)并保壓結(jié)晶直至凝固，使原材料變?yōu)榘氤善坊虺善?。它所獲得的鑄件表面粗糙度通?？蛇_Ral.6~Ra25,尺寸精度高（可達CT2~CT5),機械性能好，生產(chǎn)效率高，是一種精密成型工藝[3]建國50多年來，我國的壓鑄工業(yè)從無到有，壓鑄生產(chǎn)有了相當大的發(fā)展，隨著我國汽車、摩托車、家用電器、計算機等工業(yè)的發(fā)展，再到如今5G、新能源汽車等對壓鑄件的需要量日益增加，以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、精密、大型壓鑄件的壓鑄工業(yè)得到高速的增長和發(fā)展。

然而同國外壓力鑄造相比，我國壓力鑄造仍然存在很多不足，首先壓鑄機沖頭的壽命就很低！壓鑄機沖頭在壓鑄生產(chǎn)中是傳遞壓力的關(guān)鍵部件。它以2×10°kN/m的比壓，以100m/s左右的高速施加與液態(tài)金屬使其充填壓鑄模型腔，從而獲得高質(zhì)量的壓鑄件。壓鑄機沖頭所處環(huán)境十分惡劣，使用壽命很低，短則一兩個班次就得更換一個壓鑄機沖頭，由此給經(jīng)濟帶來了很大損失。

所以提高壓鑄機沖頭的使用壽命是壓鑄生產(chǎn)中急待解決的問題。

目前比較常用的壓鑄機沖頭有灰口鑄鐵沖頭、砂鑄球鐵沖頭、連鑄球鐵沖頭、涂層鋼沖頭、鈹青銅沖頭。

3.1灰口鑄鐵沖頭

灰口鑄鐵是一種最常用的鑄鐵材料，有廉價、易得、加工性能好、導(dǎo)熱性能好、熱膨脹系數(shù)小（(11.3~11.9)×10-6/C)等特點。但其強度低、質(zhì)脆、作為沖頭材質(zhì)的主要缺點是壽命較短、不耐用，通常能用幾百型，甚至只能用幾十型。隨著球墨鑄鐵制作技術(shù)成熟，灰口鑄鐵沖頭已被絕大多數(shù)廠家所放棄。

3.2砂鑄球墨鑄鐵沖頭

球鐵是球狀石墨鑄鐵的簡稱，它是一種新型的工程材料。據(jù)最新公布的資料表明，現(xiàn)代加鎂球鐵是美國公司的青年科技工作者K.D.Millis于1943年4月12日首次研制成功的，他在鑄鐵中加入鎮(zhèn)鎂合金并用硅鐵孕育，發(fā)現(xiàn)鑄鐵中的石墨呈球狀。隨后，英國學(xué)者H.Morrgh也于1947年成功研制了加鎂現(xiàn)代球鐵。

球鐵具有優(yōu)良的綜合機械性能，其抗拉強度最高可達到1600MPa,延伸率1~20%,沖擊韌性（無缺A試樣）可達到150J/cm²,從表1-1可以看出球鐵的機械性能已超過了灰口鑄鐵和可鍛造鑄鐵，達到甚至高于于碳鋼或合金鋼的水平。球鐵的缺口敏感性比鋼低，延展性也優(yōu)于鋼，其耐磨性不僅優(yōu)于碳鋼，而且還優(yōu)于某些合金鋼，球鐵還具有抗磨、耐熱、耐酸、耐堿等優(yōu)良使用性能，可以用來代替一部分特種鋼、合金

3.2.3涂層鋼沖頭

涂層鋼沖頭即在45號鋼基體表面熱噴涂約0.3mm厚的高硬金屬層，這種沖頭基體硬度只有175HB,而表面硬度可達50HRC(3)。涂層鑄鋼硬度較低的基體和硬度較高的表面涂層的結(jié)構(gòu)使其具備了較高的耐磨性和退讓性，這不僅使其壽命大大提高，而且也減少了對熔杯的磨損。

但是壓鑄機沖頭是在急冷及熱的環(huán)境下工作，涂層鋼沖頭表面噴涂了高硬合金層，而合金層與基體45號鋼有著不同熱膨脹率。在長時間收到冷熱沖擊，及摩擦的情況下會導(dǎo)致合金層從表面脫落。由于合金層的硬度高達50HRC,這樣脫落的合金層形成摩屑會對缸體造成損傷。而缸體大多用鍛造合金模具鋼組合制作，存在原材料價格高、工序復(fù)雜、制造周期長、加工費用高、組合安裝精度低等缺點，使模具制作成本居高不下。缸體一旦損壞，將會給生產(chǎn)帶來極大的損失。

3.2.4 H13沖頭

H13鋼高的強度和硬度，使用壽命也可達幾千上萬次，但是由于與壓室材料相同，硬度接近，容易粘連，會加速壓室的磨損，考慮到壓室甚至整個壓鑄模具的成本，某種程度上得不償失。

3.2.4鈹青銅沖頭

國外壓鑄機沖頭一般選用銅合金合作材料，如名牌商品Ampcoloy3-20(含Be2%)及Ampcoloygl-20(含Be0.2%,Co1%和Nil%)在世界上許多地方得到了成功的應(yīng)用，這兩種合金都是通過低溫?zé)崽幚矶鴱浬娀腫33]。BeCu20是兩種合金中強度最高的，耐磨和沖擊韌性也最好，硬度達到HRC38-42,熱導(dǎo)率105，其壓鑄機沖頭壽命在2萬次左右。長期以來，國內(nèi)壓鑄機壓射沖頭傳統(tǒng)地采用球鑄鐵制作。然而，由于球鐵的導(dǎo)熱性及韌性指標相對低，難以適應(yīng)壓射頭高速、高溫的工況條件，使用壽極低，一般使用1000~1500模次后就已失效。另外，E于球鐵材料的變形阻尼較高，操作不當時往往會出咬缸、卡缸等現(xiàn)象，對壓室的使用壽命產(chǎn)生不良影響更換壓射沖頭和咬缸、卡缸是影響壓鑄機生產(chǎn)效率的主要因素之一。鈹銅是銅合金中強度、硬度較高的合金材料。該材料具有高的彈性、良好的導(dǎo)熱性和耐磨性。

采用鈹銅材料制作沖頭，與球鐵材料相比較可以減小沖頭表面的磨損。鈹銅的導(dǎo)熱性非常優(yōu)越，其導(dǎo)熱系數(shù)約為球鐵材料的6~7倍。合適的硬度及高的導(dǎo)熱性能、可使鈹銅壓射沖頭在工作中具有較理想的抗高壓金屬液“沖刷”沖頭表面的能力。

當沖頭與液態(tài)金屬接觸時，因鈹銅合金高的導(dǎo)熱性，可將熱量迅速向后傳遞，經(jīng)冷卻水快速傳熱，故在接觸區(qū)域可形成激冷區(qū)，使與沖頭相接觸的金屬液，在壓射增壓之前激冷形成凝固結(jié)殼層。結(jié)殼層的出現(xiàn)有助于防止增壓過程中液態(tài)金屬滲入沖頭與壓室的間隙內(nèi)而產(chǎn)生“沖刷”作用，從而避免產(chǎn)生磨損和咬合卡死。

宏安公司在傳統(tǒng)的鈹青銅合金基礎(chǔ)上，通過調(diào)整化學(xué)成分及采用適當?shù)臒崽幚砉に?，試制了適合工況條件的鑄造鈹銅壓射沖頭，并進行了生產(chǎn)應(yīng)用。深受廣大客戶青睞！

四、鈹銅沖頭使用壽命對比：

注：美國沖頭使用壽命包括修復(fù)后和新沖頭合計壽命。對磨損失效后的沖頭分析發(fā)現(xiàn)，沖頭的磨損形式是多種多樣的，很難用某一種摩擦學(xué)觀點進行闡述。沖頭的磨損既有粘著磨損、磨粒磨損、腐蝕磨損，也存在“沖刷“磨損等形式。其中以磨粒磨損和“沖刷“磨損所引起的沖頭表面出現(xiàn)“溝槽”現(xiàn)象為沖頭磨損的主要原因

鈹銅沖頭的優(yōu)點：

4、1可大幅提高壓鑄機使用效率，節(jié)約生產(chǎn)成本。

4、2大幅減少次品率，提高綜合回收率。

4、3大尺寸的鈹銅沖頭在使用失效后，可以再加工車削改為少一個規(guī)格的繼續(xù)使用。

4、4廢料回收經(jīng)濟價值高于廢鐵。

五、經(jīng)濟數(shù)據(jù)對比：

六、以下是本公司產(chǎn)品部分型號規(guī)格：

歡迎各位新老客戶來圖定制，打造您的專屬產(chǎn)品。

七、公司部分產(chǎn)品展示：


 

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