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浅谈大型压铸机压射冲头的改进 重庆长安汽车股份有限公司江北发动机工厂技术处 尹明洪 王华林 张名涛 相凯强 摘要：本文针对铸造三车间铍青铜压射冲头在压铸过程中的损耗量大、更换频繁、成本高、采购周期长、劳动强度大、修复时间久等问题，采取改用新材质的钢冲头、先进的制造工艺、以及对压射杆的改进，使改进后的压射冲头的高温强度、硬度和耐磨性优于铍青铜压射冲头，其寿命比铍青铜压射冲头提高了1O倍左右。 关键词：压铸机 铍青铜压射冲头 H13耐磨钢 钢冲头 原来铸造三车间缸体压铸使用的压射冲头材质为铍青铜，硬度为20～28HRC，这种材料虽然有一定的耐磨性，但是在实际生产过程中，由于连续不断的高温的作用，致使其耐磨性、抗疲劳性以及强度下降，损坏加快，更换频率加大。虽然国内9O% 的压铸件厂在订购压射冲头时，要求制造厂家在熔炼时加入一些特殊的元素，以提高压射冲头的强度、耐磨性，但效果不理想。该冲头在铸造三车间缸体压射过程中阻力大，易出现冲头卡死现象，基本上每天一个冲头，情况严重时每班一个。对换下后的铍青铜冲头反复进行焊补再利用后（最多3次），内部组织出现裂纹，且封水端面裂穿，冷却水与铝合金溶液直接发生接触，导致产品报废，影响正常生产进度，严重时发生炸裂。 铍青铜冲头使用情况 1、制造成本高：由于铍青铜冲头（见图一）为瑞士原装进口备件，价格估计1.5万元/个，非常昂贵。 2、采购周期长：公司对进口备件的采购周期定在半年左右，采购时间长，应对突发情况的能力弱。 3、劳动强度大：换下铍青铜冲头采用氩弧焊焊接技术，对磨损表面进行完全堆焊处理，一个冲头要完全堆焊完成，需要连续焊补10小时，加之氩弧焊属于有毒有害工种，员工不适合每天大于8小时的焊补。 4、修复时间久：焊补后的铍青铜冲头经过3小时风冷后从鱼嘴运往四工厂设保处刃磨站进行车床加工，需用时2小时，加工完成拉回鱼嘴1小时。整个冲头修复运送总共要花费约6小时。 图一 使用后的铍青铜冲头 二、铍青铜冲头失效原因分析 在所有失效冲头中随意抽取1O件作为观察对象，对失效的铍青铜冲头进行观察和分析，发现每件冲头都有很深的拉伤痕迹，深达0．5～1mm，这种拉痕的出现可能有以下几个方面的因素： (1)由于材质硬度低，耐磨性差，不抗磨。 (2)铍青铜冲头与压室有效接触面积过大。 ⑶铍青铜冲头与压射杆为一体结构，对压射阻力没有缓冲作用。 三、改进实施方案 根据压射冲头的失效原因，考虑到布勒公司的铍青铜冲头与压室有效接触面积为180mm2，比原铸二车间使用的铍青铜冲头长50mm，增加了冲头在压室中运动的摩擦面，产生阻力作用力大，现考虑设计一种成本低、寿命高的专用钢冲头，减少有效接触面积，降低压射时产生的阻力。同时由于设备压射总行程不变，在把冲头缩短50mm（即冲头长度改为130mm）情况下，由于压射杆长度不变，只有通过在专用冲头和压射杆之间增加一个有效连接长度为50mm的连接搭子来达到目的。具体实施方案如下： 1、更换材质，选择H13耐磨钢制作与压室接触有效面积长130mm的钢冲头（见图二）。 压射冲头Cr对钢具有很大的强化作用，可提高强度、硬度和耐磨性，同时可提高钢的耐热性，从而使其热稳定性提高。Mo可提高钢的强度和硬度，提高钢的耐热性和高温强度。Si可提高钢的强度和硬度，提高钢的耐热性。V可细化晶粒、提高韧性，在较高含量时，可形成V C碳化物，提高钢的热强性。H13的热稳定性、膨胀系数都接近于球铁，其耐磨性又远高于球铁。材质确定后，对H13冲头进行室温硬度和耐磨性的试验，结果为：用H13制造的压射冲头的最佳室温硬度在一定的范围，超出这个范围压射冲头的使用寿命将会急速降低。 图二 改进后的专用钢冲头 2、选择合理的制造加工工艺 压射冲头既要求有高的热强性又要求有高的冷热疲劳抗力，而目前所使用的钢，不可能既具有高的热强性，又具有高的冷热疲劳抗力，但是可以通过合理的热处理工艺，使其达到使用要求。根据压射冲头的工作条件和要求，通过对不同热处理工艺的筛选，寻找出了一种较好的压射冲头制作工艺。压射冲头制作的工艺流程为：锻造一消除应力回火一粗加工一淬火一精加工。 将目前现有的压射杆委外进行加工，切掉原有的外丝后钻孔加工内丝（改进后的压射杆见图三）。 图三 改进后的压射杆 4、制作钢冲头与压射杆之间有效连接长度为50mm的连接搭子（见图四），保证压射总行程不变，通过冲头与连接搭子、连接搭子与压射杆之间的间隙起到缓冲压射阻力的作用。 见图四 连接搭子 四、结论及实施效果 经过材质和工艺的改进后，压射冲头的寿命比原来使用的铍青铜压射冲头的使用寿命提高