一種壓鑄機(jī)壓射沖頭的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明一種壓鑄機(jī)壓射沖頭的制造方法，涉及壓力鑄造用的零件，是一種含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵的耐磨壓鑄機(jī)壓射沖頭的制造方法，稱取所需量的原料：生鐵、廢鋼、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鉬鐵和釩鐵，經(jīng)熔煉、用稀土鎂硅鐵球化劑的球化處理和用硅鋇合金孕育劑的孕育處理、澆注成型及淬火熱處理制得組成元素的質(zhì)量百分比為3.5～3.8%C、2.6～2.8%Si、0.8～1.2%Mn、0.7～1.2%Cr、0.2～0.4%Mo、0.1～0.3%V、0.03～0.06%P、0.01～0.02%S、0.03～0.05%Mg、0.01～0.02%Ce和其余為Fe的壓鑄機(jī)壓射沖頭成品，其整體性能好，使用壽命和性價(jià)比高。
【專利說明】一種壓鑄機(jī)壓射沖頭的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的技術(shù)方案涉及壓力鑄造用的零件，具體地說是一種壓鑄機(jī)壓射沖頭的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]壓力鑄造是近代金屬加工工藝中發(fā)展較快的一種先進(jìn)的鑄造方法，它具有生產(chǎn)效率高、工序簡單、鑄件公差等級高、表面粗糙度低和力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)，在汽車、家電和通訊等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。壓鑄機(jī)壓射沖頭是壓鑄生產(chǎn)中傳遞壓力的極其重要的關(guān)鍵部件，其質(zhì)量和使用壽命將直接影響壓鑄機(jī)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本。壓鑄生產(chǎn)時(shí)，壓鑄機(jī)壓射沖頭以約7?lOm/s的速度和約2 X 13MPa高壓將澆入壓室中的液態(tài)金屬推送進(jìn)入模具型腔，沖頭直接與高溫金屬液接觸，工作溫度約為600°C且冷熱交替。工作過程中，壓鑄機(jī)壓射沖頭受高溫高壓作用，與壓室高速摩擦，工作環(huán)境極其嚴(yán)酷，易造成磨損失效及咬合卡死等問題，致使增加了鑄造成本，降低了生產(chǎn)效率。
[0003]目前，國外壓鑄機(jī)壓射沖頭一般采用鈹青銅，在壓鑄機(jī)合力模為400T的條件下其壽命大致在I?2萬模次，但鈹青銅價(jià)格昂貴，有毒，國內(nèi)很少使用。我國常使用的沖頭材料為灰鑄鐵、涂層鋼或球墨鑄鐵?；诣T鐵具有強(qiáng)度低、質(zhì)脆的特點(diǎn)，作為沖頭材質(zhì)的主要缺點(diǎn)是壽命較短、不耐用，在壓鑄機(jī)合力模為125T的條件下通常能用200?500型，甚至只能用幾十型。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，涂層鋼沖頭基體硬度只有175HB，而表面硬度可達(dá)50HRC，這就使得其具有較高的耐磨性和退讓性，減少了對壓室的磨損，提高了沖頭的使用壽命，在壓鑄機(jī)合力模為125T的條件下使用壽命約為4000模次。但是，涂層鋼沖頭制造工序復(fù)雜，價(jià)格較高，性價(jià)比較低，另外由于涂層與基體45號鋼有不同熱膨脹率，在長時(shí)間受到高溫高壓且冷熱循環(huán)以及高速摩擦的作用下會(huì)導(dǎo)致涂層脫落，由于其涂層的硬度高，脫落的涂層形成摩屑會(huì)對壓射室造成嚴(yán)重?fù)p傷。球墨鑄鐵具有較好的強(qiáng)度和塑性，硬度不高，與熔缸能較好的配副，但是現(xiàn)有的球墨鑄鐵沖頭在壓鑄機(jī)合力模為125T的條件下使用壽命一般為1000?1500模次，使用壽命較短，不能滿足實(shí)際生產(chǎn)要求?，F(xiàn)有技術(shù)中，CN102218521A公開了一種耐久性長的壓鑄機(jī)沖頭，是一種銅基合金沖頭，在銅基合金中添加了許多貴重的合金元素，并且必須以純金屬的方式加入，同時(shí)由于合金元素之間的熔點(diǎn)差別大，熔制工藝復(fù)雜，冶煉比較困難，所以生產(chǎn)成本高。
[0004]綜上所述，現(xiàn)有壓鑄機(jī)壓射沖頭的制造方法制造的壓鑄機(jī)壓射沖頭使用壽命低，或/和制造工序復(fù)雜，或/和價(jià)格較高，致使壓鑄機(jī)壓射沖頭產(chǎn)品的性價(jià)比較低，嚴(yán)重影響到壓鑄行業(yè)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種壓鑄機(jī)壓射沖頭的制造方法，是一種含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵的耐磨壓鑄機(jī)壓射沖頭的制造方法，克服了現(xiàn)有壓鑄機(jī)壓射沖頭的制造方法制造的壓鑄機(jī)壓射沖頭使用壽命低，或/和制造工序復(fù)雜，或/和價(jià)格較高，致使壓鑄機(jī)壓射沖頭產(chǎn)品的性價(jià)比較低，嚴(yán)重影響到壓鑄機(jī)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本的缺陷。
[0006]本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種壓鑄機(jī)壓射沖頭的制造方法，是一種含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵的耐磨壓鑄機(jī)壓射沖頭的制造方法，步驟如下:
[0007]第一步，原料配置:
[0008]按原料元素的質(zhì)量百分比:3.5?3.8% C、2.6?2.8% S1、。.8?1.2%Μη、0.7?1.2% Cr,0.2 ?0.4% Mo,0.1 ?0.3% V,0.03 ?0.06% P.0.01 ?0.02% S 和其余為 Fe，稱取所需量的原料:生鐵、廢鋼、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鑰鐵和釩鐵；
[0009]第二步，原料的熔煉:
[0010]將第一步配置好的原料置于中頻感應(yīng)電爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，至全部原料熔化，并使鐵液升溫到1500?1550 0C ；
[0011]第三步，球化處理和孕育處理:
[0012]稱量占第二步的鐵液重量百分比1.2?1.6%的稀土鎂硅鐵球化劑和占第二步的鐵液重量百分比0.4?0.8%的硅鋇合金孕育劑，將它們一起加入到球化和孕育處理包內(nèi)，表面覆蓋占第二步的鐵液重量百分比0.8?1.2%的鐵片，再將第二步熔煉好的溫度為1500?1550°C鐵液沖入到該球化和孕育處理包中，待鐵液反應(yīng)完畢得到合金液后扒渣準(zhǔn)備澆注；
[0013]第四步，澆注成型:
[0014]將經(jīng)第三步球化處理和孕育處理得到的合金液澆鑄到潮模砂型或金屬型中，當(dāng)金屬液凝固后，獲得包含組成元素的質(zhì)量百分比為3.5?3.8% C、2.6?2.8% S1、0.8?
1.2% Mn,0.7 ?1.2% Cr,0.2 ?0.4% Mo,0.1 ?0.3% V,0.03 ?0.06% P、0.01 ?0.02%
S、0.03?0.05% Mg,0.01?0.02% Ce和其余為Fe的成型壓鑄機(jī)壓射沖頭；
[0015]第五步，淬火熱處理，制得壓鑄機(jī)壓射沖頭成品:
[0016]對第四步得到的成型壓鑄機(jī)壓射沖頭通過在230?300°C進(jìn)行等溫淬火熱處理工藝，最終制得含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵的耐磨壓鑄機(jī)壓射沖頭成品。
[0017]上述一種壓鑄機(jī)壓射沖頭的制造方法，所述稀土鎂硅鐵球化劑的組成為5?7%Mg、I?3% Ce、40?45% S1、I?3% Ca和其余為Fe ;所述硅鋇合金孕育劑的組成為70?73% S1、I?3% Ba、〈0.5% Al和其余為Fe，兩者均為公知試劑。
[0018]上述一種壓鑄機(jī)壓射沖頭的制造方法，所涉及的百分比除已經(jīng)注明的之外，均為質(zhì)量百分比。
[0019]上述一種壓鑄機(jī)壓射沖頭的制造方法，其中所涉及的原料和試劑均由商購獲得，所涉及的設(shè)備和工藝操作均是本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員所公知的。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有壓鑄機(jī)壓射沖頭相比，本發(fā)明的突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)如下:
[0021](I)本發(fā)明方法最終制得含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵的耐磨壓鑄機(jī)壓射沖頭成品的金相組織中含有5?20%的塊狀碳化物，有利于提高壓鑄機(jī)壓射沖頭在高溫下組織和性能的穩(wěn)定性，有利于提高壓鑄機(jī)壓射沖頭的硬度和耐磨性。
[0022](2)本發(fā)明方法最終制得含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵的耐磨壓鑄機(jī)壓射沖頭成品的基體組織中含有20?35%的富碳奧氏體，其含碳量高達(dá)1.5?2.0 %，提高富碳奧氏體的穩(wěn)定性和固溶強(qiáng)化能力，提高材料的強(qiáng)度和韌性。
[0023](3)本發(fā)明方法最終制得含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵的耐磨壓鑄機(jī)壓射沖頭的硬度不需要太高，一般不高于HRC45，但是在使用過程中壓鑄機(jī)壓射沖頭表面的殘余奧氏體會(huì)受力轉(zhuǎn)變成馬氏體，提高了表面硬度。這個(gè)優(yōu)良特性使得本發(fā)明的壓鑄機(jī)壓射沖頭表面硬度較高、較耐磨、而心部硬度較低且韌性較好，從而提高了材料的耐磨性和退讓性，提高了壓鑄機(jī)壓射沖頭的使用壽命和壓鑄生產(chǎn)效率。
[0024]與現(xiàn)有壓鑄機(jī)壓射沖頭相比，本發(fā)明的顯著進(jìn)步如下:
[0025](I)其耐磨性比一般球墨鑄鐵壓鑄機(jī)壓射沖頭的耐磨性顯著提高3倍多，比涂層鋼壓鑄機(jī)壓射沖頭更加耐磨。
[0026](2)與涂層鋼壓鑄機(jī)壓射沖頭相比，本發(fā)明的壓鑄機(jī)壓射沖頭整體性能好，不存在涂層剝落的問題，對壓室的磨損較小，而且本發(fā)明的壓鑄機(jī)壓射沖頭耐磨性更好，使用壽命更高，性價(jià)比較低。在壓鑄機(jī)合力模為280T的條件下，本發(fā)明的壓鑄機(jī)壓射沖頭使用壽命約為5000模次。
[0027](3)與CN102218521A公開的壓鑄機(jī)沖頭相比，本發(fā)明方法制得的含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵的耐磨壓鑄機(jī)壓射沖頭屬于鐵基合金，添加少量合金元素，并且以鐵合金的方式加入，所以原材料來源廣,價(jià)格低，同時(shí)利用中頻爐熔煉,熔制工藝簡單,生產(chǎn)成本低,性價(jià)比高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0029]圖1為本發(fā)明方法制得的含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵的耐磨壓鑄機(jī)壓射沖頭的金相組織圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]實(shí)施例1
[0031]第一步，原料配置:
[0032]按原料元素的重量百分比:3.8% C、2.6% Si,0.8% Mn、1.2% Cr,0.2% Mo,0.1%V、0.06%?、0.02%3和其余為？6，稱取所需量的原料:生鐵、廢鋼、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鑰鐵和鑰；鐵；
[0033]第二步，原料的熔煉:
[0034]將第一步配置好的原料置于中頻感應(yīng)電爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，至全部原料熔化，并使鐵液升溫到1500°C ；
[0035]第三步，球化處理和孕育處理:
[0036]稱量占第二步的鐵液重量百分比1.2%的稀土鎂硅鐵球化劑和占第二步的鐵液重量百分比0.8%的硅鋇合金孕育劑，將它們一起加入到球化和孕育處理包內(nèi)，表面覆蓋占第二步的鐵液重量百分比0.8%的鐵片，再將第二步熔煉好的溫度為1500°C鐵液沖入到該球化和孕育處理包中，待鐵液反應(yīng)完畢得到合金液后扒渣準(zhǔn)備澆注；
[0037]第四步，澆注成型:
[0038]將經(jīng)第三步球化處理和孕育處理得到的合金液澆鑄到潮模砂型中，當(dāng)金屬液凝固后，獲得獲得包含組成元素的質(zhì)量百分比為3.8% C,2.6% Si,0.8%MnU.2% Cr,0.2%Mo,0.1% V,0.06% Ρ、0.02% S、0.03% Mg,0.02% Ce和其余為Fe的成型壓鑄機(jī)壓射沖頭；
[0039]第五步，淬火熱處理，制得壓鑄機(jī)壓射沖頭成品:
[0040]對第四步得到的成型壓鑄機(jī)壓射沖頭通過在280°C進(jìn)行等溫淬火熱處理工藝，最終制得含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵的耐磨壓鑄機(jī)壓射沖頭成品。
[0041]實(shí)施例2
[0042]第一步，原料配置:
[0043]按原料元素的重量百分比:3.6% C、2.7% SiU.0% MnU.0% Cr,0.3% Mo,0.3%V、0.05% P、0.015% S和其余為Fe，稱取所需量的原料:生鐵、廢鋼、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鑰鐵和釩鐵；
[0044]第二步，原料的熔煉:
[0045]將第一步配置好的原料置于中頻感應(yīng)電爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，至全部原料熔化，并使鐵液升溫到1530°C ；
[0046]第三步，球化處理和孕育處理:
[0047]稱量占第二步的鐵液重量百分比1.3%的稀土鎂硅鐵球化劑和占第二步的鐵液重量百分比0.6%的硅鋇合金孕育劑，將它們一起加入到球化和孕育處理包內(nèi)，表面覆蓋占第二步的鐵液重量百分比1.0%的鐵片，再將第二步熔煉好的溫度為1530°C鐵液沖入到該球化和孕育處理包中，待鐵液反應(yīng)完畢得到合金液后扒渣準(zhǔn)備澆注；
[0048]第四步，澆注成型:
[0049]將經(jīng)第三步球化處理和孕育處理得到的合金液澆鑄到潮模砂型中，當(dāng)金屬液凝固后，獲得包含組成元素的質(zhì)量百分比為3.6% C,2.7% SiU.0% MnU.0% Cr,0.3% Mo,
0.3% V,0.05% Ρ、0.015% S、0.04% Mg,0.015% Ce和其余為Fe的成型壓鑄機(jī)壓射沖頭；
[0050]第五步，淬火熱處理，制得壓鑄機(jī)壓射沖頭成品:
[0051]對第四步得到的成型壓鑄機(jī)壓射沖頭通過在230°C進(jìn)行等溫淬火熱處理工藝，最終制得含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵的耐磨壓鑄機(jī)壓射沖頭成品。
[0052]實(shí)施例3
[0053]第一步，原料配置:
[0054]按原料元素的重量百分比:3.5% C、2.8% SiU.2% Mn,0.7% Cr,0.4% Mo,0.2%V、0.03% P、0.01% S和其余為Fe，稱取所需量的原料:生鐵、廢鋼、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鑰鐵和釩鐵；
[0055]第二步，原料的熔煉:
[0056]將第一步配置好的原料置于中頻感應(yīng)電爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，至全部原料熔化，并使鐵液升溫到1550°C ；
[0057]第三步，球化處理和孕育處理:
[0058]稱量占第二步的鐵液重量百分比1.6%的稀土鎂硅鐵球化劑和占第二步的鐵液重量百分比0.4%的硅鋇合金孕育劑，將它們一起加入到球化和孕育處理包內(nèi)，表面覆蓋占第二步的鐵液重量百分比1.2%的鐵片，再將第二步熔煉好的溫度為1550°C鐵液沖入到該球化和孕育處理包中，待鐵液反應(yīng)完畢得到合金液后扒渣準(zhǔn)備澆注；
[0059]第四步，澆注成型:
[0060]將經(jīng)第三步球化處理和孕育處理得到的合金液澆鑄到金屬型中，當(dāng)金屬液凝固后，獲得包含組成元素的質(zhì)量百分比為3.5% C,2.8% SiU.2% Mn,0.7% Cr,0.4% Mo,
0.2% V,0.03% Ρ、0.01% S、0.05% Mg,0.01% Ce和其余為Fe的成型壓鑄機(jī)壓射沖頭；
[0061]第五步，淬火熱處理，制得壓鑄機(jī)壓射沖頭成品:
[0062]對第四步得到的成型壓鑄機(jī)壓射沖頭通過在300°C進(jìn)行等溫淬火熱處理工藝，最終制得含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵的耐磨壓鑄機(jī)壓射沖頭成品。
[0063]上述所有實(shí)施例中所述稀土鎂硅鐵球化劑的組成為5?7% Mg、I?3% Ce,40?45 % S1、I?3 % Ca和其余為Fe ;所述硅鋇合金孕育劑的組成為70?73 % S1、I?3 % Ba、〈0.5% Al和其余為Fe，兩者均為公知試劑。
[0064]上述實(shí)施例中所涉及的百分比除已經(jīng)注明的之外，均為質(zhì)量百分比。
[0065]上述實(shí)施例中所涉及的原料和試劑均由商購獲得，所涉及的設(shè)備和工藝操作均是本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員所公知的。
[0066]圖1表明，上述實(shí)施例制得的壓鑄機(jī)壓射沖頭是一種含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵的耐磨壓鑄機(jī)壓射沖頭，該圖中顯示出該壓鑄機(jī)壓射沖頭的組織由奧鐵體、塊狀碳化物和石墨球組成。
【權(quán)利要求】
1.一種壓鑄機(jī)壓射沖頭的制造方法，其特征在于:是一種含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵的耐磨壓鑄機(jī)壓射沖頭的制造方法，步驟如下: 第一步，原料配置: 按原料元素的質(zhì)量百分比:3.5?3.8%C、2.6?2.8%S1、0.8?1.2%Μη、0.7?1.2%Cr、0.2?0.4%Μο、0.I?0.3%V、0.03?0.06%P、0.01?0.02%S和其余為Fe，稱取所需量的原料:生鐵、廢鋼、娃鐵、猛鐵、絡(luò)鐵、鑰鐵和f凡鐵； 第二步，原料的熔煉: 將第一步配置好的原料置于中頻感應(yīng)電爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，至全部原料熔化，并使鐵液升溫到 1500 ?1550°C ； 第三步，球化處理和孕育處理: 稱量占第二步的鐵液重量百分比1.2?1.6%的稀土鎂硅鐵球化劑和占第二步的鐵液重量百分比0.4?0.8%的硅鋇合金孕育劑，將它們一起加入到球化和孕育處理包內(nèi)，表面覆蓋占第二步的鐵液重量百分比0.8?1.2%的鐵片，再將第二步熔煉好的溫度為1500?1550°C鐵液沖入到該球化和孕育處理包中，待鐵液反應(yīng)完畢得到合金液后扒渣準(zhǔn)備澆注； 第四步，澆注成型: 將經(jīng)第三步球化處理和孕育處理得到的合金液澆鑄到潮模砂型或金屬型中，當(dāng)金屬液凝固后，獲得包含組成元素的質(zhì)量百分比為3.5?3.8%C、2.6?2.8%S1、0.8?1.2%Mn、0.7 ?1.2%Cr、0.2 ?0.4%Mo、0.1 ?0.3%V、0.03 ?0.06%P、0.01 ?0.02%S、0.03 ?0.05%Mg、0.01?0.02%Ce和其余為Fe的成型壓鑄機(jī)壓射沖頭； 第五步，淬火熱處理，制得壓鑄機(jī)壓射沖頭成品: 對第四步得到的成型壓鑄機(jī)壓射沖頭通過在230?300°C進(jìn)行等溫淬火熱處理工藝，最終制得含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵的耐磨壓鑄機(jī)壓射沖頭成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種壓鑄機(jī)壓射沖頭的制造方法，其特征在于:所述稀土鎂硅鐵球化劑的組成為5?7%Mg、l?3%Ce、40?45%S1、l?3%Ca和其余為Fe ;所述硅鋇合金孕育劑的組成為70?73%S1、l?3%Ba、< 0.5%A1和其余為Fe ;其中所涉及的百分比均為質(zhì)量百分比。
【文檔編號】C22C37/10GK104148609SQ201410405176
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月16日
【發(fā)明者】劉金海, 江晗, 趙雪勃, 董天順, 李國祿, 張建軍 申請人:河北工業(yè)大學(xué)