本發(fā)明屬于壓鑄機(jī)沖頭，尤其涉及一種覆層結(jié)構(gòu)壓鑄機(jī)沖頭及其制備方法，還涉及上述覆層結(jié)構(gòu)壓鑄機(jī)沖頭的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、壓鑄機(jī)就是用于壓力鑄造的機(jī)器，包括熱壓室及冷壓室兩種。壓鑄機(jī)在壓力作用下把熔融金屬液壓射到模具中冷卻成型，開模后可以得到固體金屬鑄件，在汽車、家電等行業(yè)廣泛應(yīng)用。

2、沖頭是壓鑄機(jī)直接將金屬溶液擠入模具成形的重要組成部件。壓鑄機(jī)在工作時(shí)，壓鑄機(jī)沖頭與高溫壓鑄金屬液直接接觸，沖頭與料筒之間不斷來回滑動(dòng)摩擦，并長(zhǎng)期承受冷、熱溫度變化，而且熔融金屬液與沖頭材料間發(fā)生滲透粘附，導(dǎo)致沖頭極易磨損及熱疲勞破壞。一旦沖頭表面磨損超差，就致使整個(gè)沖頭報(bào)廢，嚴(yán)重降低了沖頭的使用壽命。目前，我國絕大部分廠家使用的壓鑄機(jī)沖頭為整體結(jié)構(gòu)件，特別是大型進(jìn)口壓鑄機(jī)沖頭，由于尺寸較大，材料本體價(jià)格昂貴，廢棄造成的浪費(fèi)較大，并且不利于節(jié)能環(huán)保。

3、基于此，提供一種能夠提高沖頭表面硬度及高溫耐磨性、并能有效降低熔融金屬液與沖頭材料間發(fā)生滲透粘附、降低熱交變應(yīng)力裂紋傾向的壓鑄機(jī)沖頭及其制備方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)于壓鑄機(jī)沖頭的使用壽命的大幅度提升，是亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一在于針對(duì)現(xiàn)有壓鑄機(jī)沖頭使用壽命不足的缺點(diǎn)，提供一種覆層結(jié)構(gòu)壓鑄機(jī)沖頭，不僅可以提高沖頭表面硬度及高溫耐磨性，而且能有效降低熔融金屬液與沖頭材料間發(fā)生滲透粘附，降低熱交變應(yīng)力裂紋傾向，大幅提高沖頭的使用壽命。

2、本發(fā)明的目的之二在于提供一種可以提高沖頭表面硬度及高溫耐磨性，并能有效降低熔融金屬液與沖頭材料間發(fā)生滲透粘附，降低熱交變應(yīng)力裂紋傾向，大幅提高沖頭的使用壽命的覆層結(jié)構(gòu)壓鑄機(jī)沖頭的制備方法。

3、本發(fā)明的目的之三在于提供一種具有覆層結(jié)構(gòu)壓鑄機(jī)沖頭在壓鑄機(jī)中的應(yīng)用。

4、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的之一采用的技術(shù)方案是：提供一種覆層結(jié)構(gòu)壓鑄機(jī)沖頭，包括：基體，以及采用熔覆的方式環(huán)繞設(shè)置于所述基體前端的外表面上的高溫耐磨覆層；

5、所述高溫耐磨覆層的原料組成，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括：mo：20%-25%，cr：10%-15%，zr：2%-5%，co：5%-10%，si：1.5?%-2.5%，c：2%-4%，b：1.5%-3%，ti：2%-5%，余量為fe。

6、進(jìn)一步地，所述基體的材質(zhì)包括鑄鐵、碳鋼或合金鋼中的一種。

7、進(jìn)一步地，所述高溫耐磨覆層的厚度為1-5mm，寬度為10-30mm。

8、本發(fā)明采用的高溫耐磨覆層的原料組成為自熔性合金，通過熔覆的方式形成的表面覆層由耐高溫fe-cr-co合金粘接相和高硬度的mo2feb2、zrb、tic、crb2多種復(fù)合硬質(zhì)相構(gòu)成。這種原位形成的復(fù)相金屬陶瓷材料具有優(yōu)異的高溫耐磨性及耐金屬液侵蝕的性能，熱膨脹系數(shù)較低與鋼鐵材料相近，可與沖頭的鋼鐵基體實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，確保覆層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，并可避免使用過程中因熱交變應(yīng)力而導(dǎo)致的覆層剝落問題。此外，本發(fā)明提供的高溫耐磨覆層的原料在熔敷過程中，可以自行脫氧造渣，避免基體與覆層界面產(chǎn)生孔洞、裂紋等缺陷。

9、本發(fā)明不僅可以提高沖頭表面硬度及高溫耐磨性，而且能有效降低熔融金屬液與沖頭材料間發(fā)生滲透粘附，降低熱交變應(yīng)力裂紋傾向，完全滿足壓鑄機(jī)沖頭的工況要求，在生產(chǎn)應(yīng)用中極大提高了沖頭使用壽命，有效降低成本、提高生產(chǎn)效率及保證壓鑄產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

10、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的之二采用的技術(shù)方案是：提供一種根據(jù)本發(fā)明目的之一所述的覆層結(jié)構(gòu)壓鑄機(jī)沖頭的制備方法，包括以下步驟：

11、s1、制備沖頭毛坯，對(duì)沖頭毛坯進(jìn)行預(yù)熱和保溫處理；

12、s2、將高溫耐磨覆層的原料混合，獲得熔覆粉末，經(jīng)干燥處理，再裝入外皮，拉拔，得到藥芯焊絲；

13、s3、將所述藥芯焊絲通過熔覆的方式，在經(jīng)預(yù)熱處理的沖頭毛坯前端的外表面形成高溫耐磨覆層；

14、s4、對(duì)熔覆后的沖頭進(jìn)行精加工至規(guī)定尺寸，即得到一種覆層結(jié)構(gòu)壓鑄機(jī)沖頭。

15、進(jìn)一步地，步驟s1中，沖頭毛坯由基體材料經(jīng)鑄造或機(jī)加工制得，沖頭毛坯的預(yù)熱的溫度為200-300℃，保溫的時(shí)間為2-3h。在本發(fā)明中，通過對(duì)沖頭毛坯預(yù)熱和保溫處理，可以確保沖頭毛坯溫度分布的均勻性及后續(xù)表面熔敷層的質(zhì)量。

16、進(jìn)一步地，步驟s2中，所述高溫耐磨覆層的原料均為粉末狀，粒徑為25-150?μm。

17、進(jìn)一步地，步驟s2中，所述混合采用混料裝置進(jìn)行，混料的時(shí)間為2-3h?；炝咸幚聿僮髂軌蛱岣咴戏勰┓稚⒌木鶆蛐?，有利于后續(xù)的加工。

18、進(jìn)一步地，步驟s2中，所述藥芯焊絲的外皮為低碳鋼或不銹鋼，所述藥芯焊絲的直徑為2.0-4.0?mm。在本發(fā)明中，也可以根據(jù)具體需求，對(duì)藥芯焊絲的外皮的成分和材質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，提高外皮的選擇范圍廣度及高溫耐磨覆層的性能調(diào)控。

19、進(jìn)一步地，所述熔覆的方式包括等離子熔敷、氬弧堆焊、埋弧焊中的一種或多種的組合。在本發(fā)明中，熔覆的方式具有很大的可選擇性，以便進(jìn)行快速加工。具體地，可以根據(jù)基體材質(zhì)、高溫耐磨覆層的原料組成等因素，選擇合適的工藝，將藥芯焊絲熔敷在基材表面。

20、優(yōu)選地，所述等離子熔覆的工藝參數(shù)包括：電流為200-350a，電壓為48-60v，熔覆速度為38-45mm/min。

21、優(yōu)選地，所述氬弧堆焊的工藝參數(shù)包括：電流為280-400a，電壓為26-32v，熔覆速度為30-35mm/min。

22、優(yōu)選地，所述埋弧焊的工藝參數(shù)包括：電流為480-560a，電壓為32-36v，熔覆速度為55-65mm/min。

23、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的之三采用的技術(shù)方案是：提供一種壓鑄機(jī)，其包括根據(jù)本發(fā)明目的之一所述的覆層結(jié)構(gòu)壓鑄機(jī)沖頭，或根據(jù)本發(fā)明目的之二所述的制備方法制得的覆層結(jié)構(gòu)壓鑄機(jī)沖頭。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

25、（1）本發(fā)明提供的覆層結(jié)構(gòu)壓鑄機(jī)沖頭，表面覆層由耐高溫fe-cr-co合金粘接相和高硬度的mo2feb2、zrb、tic、crb2多種復(fù)合硬質(zhì)相構(gòu)成，這種原位形成的復(fù)相金屬陶瓷材料具有優(yōu)異的高溫耐磨性及耐金屬液侵蝕的性能，且熱膨脹系數(shù)較低，完全滿足壓鑄機(jī)沖頭的工況要求，在生產(chǎn)應(yīng)用中極大提高了沖頭使用壽命，有效降低成本、提高生產(chǎn)效率及保證壓鑄產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

26、（2）本發(fā)明制備的沖頭表面高溫耐磨覆層，其材料成分構(gòu)成為自熔性合金，熱脹系數(shù)與鋼鐵材料相近，可與鋼鐵基體實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，確保覆層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，并可避免使用過程中因熱交變應(yīng)力而導(dǎo)致的覆層剝落問題，覆層熔敷過程中可以自行脫氧造渣，避免基體與覆層界面產(chǎn)生孔洞、裂紋等缺陷。

27、（3）本發(fā)明制備的覆層結(jié)構(gòu)壓鑄機(jī)沖頭，是在鑄鐵、碳鋼或合金鋼這些普通基材表面進(jìn)行熔敷，其表面硬度達(dá)到hrc64以上并可根據(jù)使用工況進(jìn)行調(diào)整，可以制備出表面耐磨耐蝕而芯部保證足夠強(qiáng)韌性的壓鑄機(jī)沖頭，節(jié)省原料，大幅提高沖頭使用壽命。

28、（4）本發(fā)明提供的覆層結(jié)構(gòu)壓鑄機(jī)沖頭及其制備方法，只在沖頭前端部分進(jìn)行高溫耐磨覆層的熔敷制備，工藝簡(jiǎn)單，且大大降低了工件的制備成本，能夠廣泛應(yīng)用于高溫磨損工況下的壓鑄機(jī)中。