一種壓鑄機壓射沖頭的制造方法
【專利摘要】本發明一種壓鑄機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的壓鑄機壓射沖頭成品，其整體性能好，使用壽命和性價比高。
【專利說明】一種壓鑄機壓射沖頭的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明的技術方案涉及壓力鑄造用的零件，具體地說是一種壓鑄機壓射沖頭的制造方法。
【背景技術】
[0002]壓力鑄造是近代金屬加工工藝中發展較快的一種先進的鑄造方法，它具有生產效率高、工序簡單、鑄件公差等級高、表面粗糙度低和力學性能好等優點，在汽車、家電和通訊等行業得到了廣泛應用。壓鑄機壓射沖頭是壓鑄生產中傳遞壓力的極其重要的關鍵部件，其質量和使用壽命將直接影響壓鑄機的生產效率和生產成本。壓鑄生產時，壓鑄機壓射沖頭以約7?lOm/s的速度和約2 X 13MPa高壓將澆入壓室中的液態金屬推送進入模具型腔，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，壓鑄機壓射沖頭受高溫高壓作用，與壓室高速摩擦，工作環境極其嚴酷，易造成磨損失效及咬合卡死等問題，致使增加了鑄造成本，降低了生產效率。
[0003]目前，國外壓鑄機壓射沖頭一般采用鈹青銅，在壓鑄機合力模為400T的條件下其壽命大致在I?2萬模次，但鈹青銅價格昂貴，有毒，國內很少使用。我國常使用的沖頭材料為灰鑄鐵、涂層鋼或球墨鑄鐵。灰鑄鐵具有強度低、質脆的特點，作為沖頭材質的主要缺點是壽命較短、不耐用，在壓鑄機合力模為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雜，價格較高，性價比較低，另外由于涂層與基體45號鋼有不同熱膨脹率，在長時間受到高溫高壓且冷熱循環以及高速摩擦的作用下會導致涂層脫落，由于其涂層的硬度高，脫落的涂層形成摩屑會對壓射室造成嚴重損傷。球墨鑄鐵具有較好的強度和塑性，硬度不高，與熔缸能較好的配副，但是現有的球墨鑄鐵沖頭在壓鑄機合力模為125T的條件下使用壽命一般為1000?1500模次，使用壽命較短，不能滿足實際生產要求。現有技術中，CN102218521A公開了一種耐久性長的壓鑄機沖頭，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，同時由于合金元素之間的熔點差別大，熔制工藝復雜，冶煉比較困難，所以生產成本高。
[0004]綜上所述，現有壓鑄機壓射沖頭的制造方法制造的壓鑄機壓射沖頭使用壽命低，或/和制造工序復雜，或/和價格較高，致使壓鑄機壓射沖頭產品的性價比較低，嚴重影響到壓鑄行業的生產效率和生產成本。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是:提供一種壓鑄機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壓射沖頭的制造方法，克服了現有壓鑄機壓射沖頭的制造方法制造的壓鑄機壓射沖頭使用壽命低，或/和制造工序復雜，或/和價格較高，致使壓鑄機壓射沖頭產品的性價比較低，嚴重影響到壓鑄機的生產效率和生產成本的缺陷。
[0006]本發明解決該技術問題所采用的技術方案是:一種壓鑄機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電爐內進行熔煉，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，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，待鐵液反應完畢得到合金液后扒渣準備澆注；
[0013]第四步，澆注成型:
[0014]將經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，當金屬液凝固后，獲得包含組成元素的質量百分比為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的成型壓鑄機壓射沖頭；
[0015]第五步，淬火熱處理，制得壓鑄機壓射沖頭成品:
[0016]對第四步得到的成型壓鑄機壓射沖頭通過在230?300°C進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壓射沖頭成品。
[0017]上述一種壓鑄機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]上述一種壓鑄機壓射沖頭的制造方法，所涉及的百分比除已經注明的之外，均為質量百分比。
[0019]上述一種壓鑄機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，所涉及的設備和工藝操作均是本【技術領域】的技術人員所公知的。
[0020]本發明的有益效果是:與現有壓鑄機壓射沖頭相比，本發明的突出的實質性特點如下:
[0021](I)本發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，有利于提高壓鑄機壓射沖頭在高溫下組織和性能的穩定性，有利于提高壓鑄機壓射沖頭的硬度和耐磨性。
[0022](2)本發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1.5?2.0 %，提高富碳奧氏體的穩定性和固溶強化能力，提高材料的強度和韌性。
[0023](3)本發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壓射沖頭表面的殘余奧氏體會受力轉變成馬氏體，提高了表面硬度。這個優良特性使得本發明的壓鑄機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，提高了壓鑄機壓射沖頭的使用壽命和壓鑄生產效率。
[0024]與現有壓鑄機壓射沖頭相比，本發明的顯著進步如下:
[0025](I)其耐磨性比一般球墨鑄鐵壓鑄機壓射沖頭的耐磨性顯著提高3倍多，比涂層鋼壓鑄機壓射沖頭更加耐磨。
[0026](2)與涂層鋼壓鑄機壓射沖頭相比，本發明的壓鑄機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，而且本發明的壓鑄機壓射沖頭耐磨性更好，使用壽命更高，性價比較低。在壓鑄機合力模為280T的條件下，本發明的壓鑄機壓射沖頭使用壽命約為5000模次。
[0027](3)與CN102218521A公開的壓鑄機沖頭相比，本發明方法制得的含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵的耐磨壓鑄機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,價格低，同時利用中頻爐熔煉,熔制工藝簡單,生產成本低,性價比高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0029]圖1為本發明方法制得的含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵的耐磨壓鑄機壓射沖頭的金相組織圖。
【具體實施方式】
[0030]實施例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電爐內進行熔煉，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，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，待鐵液反應完畢得到合金液后扒渣準備澆注；
[0037]第四步，澆注成型:
[0038]將經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，當金屬液凝固后，獲得獲得包含組成元素的質量百分比為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的成型壓鑄機壓射沖頭；
[0039]第五步，淬火熱處理，制得壓鑄機壓射沖頭成品:
[0040]對第四步得到的成型壓鑄機壓射沖頭通過在280°C進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壓射沖頭成品。
[0041]實施例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電爐內進行熔煉，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，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，待鐵液反應完畢得到合金液后扒渣準備澆注；
[0048]第四步，澆注成型:
[0049]將經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，當金屬液凝固后，獲得包含組成元素的質量百分比為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的成型壓鑄機壓射沖頭；
[0050]第五步，淬火熱處理，制得壓鑄機壓射沖頭成品:
[0051]對第四步得到的成型壓鑄機壓射沖頭通過在230°C進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壓射沖頭成品。
[0052]實施例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電爐內進行熔煉，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，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，待鐵液反應完畢得到合金液后扒渣準備澆注；
[0059]第四步，澆注成型:
[0060]將經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，當金屬液凝固后，獲得包含組成元素的質量百分比為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的成型壓鑄機壓射沖頭；
[0061]第五步，淬火熱處理，制得壓鑄機壓射沖頭成品:
[0062]對第四步得到的成型壓鑄機壓射沖頭通過在300°C進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壓射沖頭成品。
[0063]上述所有實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]上述實施例中所涉及的百分比除已經注明的之外，均為質量百分比。
[0065]上述實施例中所涉及的原料和試劑均由商購獲得，所涉及的設備和工藝操作均是本【技術領域】的技術人員所公知的。
[0066]圖1表明，上述實施例制得的壓鑄機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壓射沖頭，該圖中顯示出該壓鑄機壓射沖頭的組織由奧鐵體、塊狀碳化物和石墨球組成。
【權利要求】
1.一種壓鑄機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電爐內進行熔煉，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，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，待鐵液反應完畢得到合金液后扒渣準備澆注； 第四步，澆注成型: 將經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，當金屬液凝固后，獲得包含組成元素的質量百分比為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的成型壓鑄機壓射沖頭； 第五步，淬火熱處理，制得壓鑄機壓射沖頭成品: 對第四步得到的成型壓鑄機壓射沖頭通過在230?300°C進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壓射沖頭成品。
2.根據權利要求1所述一種壓鑄機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 優先權日:2014年8月16日
【發明者】劉金海, 江晗, 趙雪勃, 董天順, 李國祿, 張建軍 申請人:河北工業大學