CN103286295A - 带有密封环的仿生自润滑压铸冲头 - Google Patents

Abstract

带有密封环的仿生自润滑压铸冲头属机械加工技术领域，本发明中第一道密封环镶嵌于冲头本体后端第一凹槽，且密封配合；第二道密封环镶嵌于冲头本体后端第二凹槽，且密封配合；仿贝壳孔洞排布于冲头本体的滑动面上；固体润滑剂镶嵌于仿贝壳孔洞中；采用本发明能有效提高压铸冲头的耐磨性和使用寿命，且能大幅度提高压铸生产效率，降低生产成本。

Description

带有密封环的仿生自润滑压铸冲头

技术领域

本发明属机械加工技术领域，具体涉及一种带有密封环的仿生自润滑压铸冲头。

背景技术

贝壳长期生存在海洋环境中，经受着海水和泥沙的冲蚀，但是其表面的角质层却能在不断的磨损中保持完整，这与其长期进化而来的自修复功能密不可分。观察可知，在贝壳棱柱层表面存在大量的孔洞，说明贝壳棱柱层属于多孔材料。而目前，在我国少数工厂采用耐热合金钢冲头，其使用寿命也只有十余个班次。而采用球墨铸铁作为冲头材料其使用寿命则更短，平均寿命不到1000模次。由此因停机、频繁更换冲头而造成了巨大的经济损失，其中尚未计入材料、工时及电力消耗等损失。因此，将贝壳这一功能应用到压铸冲头的润滑机制中，使冲头表面形成润滑层，以提升润滑效果延长压铸冲头的使用寿命，已成为当务之急。

发明内容

为了解决目前国内压铸冲头耐磨性差，使用寿命短和更换频繁给压铸生产带来的巨大经济损失，本发明提供了一种新型仿生高效长寿命压铸冲头。

本发明由冲头本体1、第一道密封环2、第二道密封环3、仿贝壳孔洞4、第一凹槽5、第二凹槽6和固体润滑剂7组成，其中第一道密封环2镶嵌于冲头本体1后端第一凹槽5，且密封配合；第二道密封环3镶嵌于冲头本体1后端第二凹槽6，且密封配合；仿贝壳孔洞4排布于冲头本体1的滑动面上；固体润滑剂7镶嵌于仿贝壳孔洞4中。

所述的仿贝壳孔洞4按下列方式在冲头本体1的滑动面上排布：仿贝壳孔洞4纵排的基准行9和错位行8均与冲头本体1的滑动方向平行，且间隔（基准行9于两行错位行8之间，或错位行8于两行基准行9之间）、错位排列，其中错位行8中的孔洞Ⅲc与基准行9中的孔洞Ⅰa和孔洞Ⅱb的中心距与孔洞Ⅰa和孔洞Ⅱb的中心距相等，滑动面上分布的仿贝壳孔洞4均按上述规律排布。仿贝壳孔洞4的孔洞直径D为2-5mm，两孔中心距L为3-10mm，孔洞深度H为2-4mm。

前述的带有密封环的仿生自润滑压铸冲头，冲头本体1采用耐磨性较好的HHD热作模具钢制成，表面采用渗氮渗碳处理，使其保持有较高硬度。第一道密封环2的横截面为长方形，其中长L1为3-10mm、宽d为2-5mm；第二道密封环3的横截面为梯形，其中长边L2为3-10mm、短边L3为1-4mm、高h为2-5mm。

所述的第一道密封环2和第二道密封环3的材料为耐磨、耐冲蚀的磷锡青铜合金。

所述的固体润滑剂7为二硫化钼MoS₂。

考虑到实际工况条件下冲头与压室并非严格的轴向平行，因此这里密封环为非闭合环，其闭合后外径为冲头端面直径或比冲头端面直径稍大但不超过1mm，故不存在由于密封环径向尺寸较大使冲头卡死在压室内，甚至使冲头出现断裂情况。

考虑到压铸冲头的主要失效方式为磨粒磨损，而压铸冲头在压室内高速高压运动，决定了冲头与压室的配合方式必须为间隙配合。因此，本发明在冲头本体装嵌有密封环，第一道密封环截面为长方形，其作用为增强冲头与压室间的密封性，刮走粘附在压室内表面上的磨粒，减少冲头与压室间的磨粒磨损；第二道密封环截面为梯形，其作用除密封外，还可以挤出掉入凹槽的磨粒。

由于在热场作用下，润滑剂被挤出孔洞，此外，磨粒被压入孔洞也可以使其被排出孔洞，在冲头表面形成一层润滑膜，来达到自润滑的目的，从而前述带有密封环的仿生自润滑高寿命压铸冲头所受到的磨粒磨损将大幅降低，而主要的磨损被转移到耐磨性能比较好的锡青铜合金密封结构上，因此，我们只需更换密封环便可以继续投入生产，这样将大大提高压铸生产效率，降低了生产成本。

压铸冲头耐磨性差，使用寿命短和更换频繁给压铸生产带来的巨大经济损失，本发明提供了一种新型仿生高效长寿命压铸冲头。

总之，采用本发明能有效提高压铸冲头的耐磨性和使用寿命，且能大幅度提高压铸生产效率，降低生产成本。

附图说明

图1为带有密封环的仿生自润滑压铸冲头剖视图

图2为带有密封环的仿生自润滑压铸冲头平面结构示意图

图3为图1中A的局部放大图

图4为图2中B的局部放大图

图5为第一道密封环结构示意图

图6为图5中I--I向截面视图（截面为长方形）

图7为第二道密封环结构示意图

图8为图7中I--I向截面视图（截面为梯形）

其中：1.冲头本体 2.第一道密封环 3.第二道密封环 4.仿贝壳孔洞 5.第一凹槽6.第二凹槽 7.固体润滑剂 8.错位行 9.基准行 a-孔洞Ⅰ；b-孔洞Ⅱ；c-孔洞Ⅲ；d-第一道密封环横截面长方形的宽；D-孔洞直径；L-两孔中心距；L1-第一道密封环横截面长方形的长；L2-第二道密封环横截面梯形的长边；L3-第二道密封环横截面梯形的短边；H-孔洞深度；h-第二道密封环横截面梯形的高。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述。

如图1所示，带有密封环的仿生自润滑压铸冲头包括冲头本体1、第一道密封环2、第二道密封环3、仿贝壳孔洞4、第一凹槽5、第二凹槽6和固体润滑剂7组成，其中第一道密封环2镶嵌于冲头本体1后端第一凹槽5，且密封配合；第二道密封环3镶嵌于冲头本体1后端第二凹槽6，且密封配合；仿贝壳孔洞4排布于冲头本体1的滑动面上；固体润滑剂7镶嵌于仿贝壳孔洞4中。第一道密封环2截面尺寸长L₁为3-10mm、宽d为2-5mm；第二道环3截面尺寸长边L₂为3-10mm、短边L3为1-4mm、高h为2-5mm；仿贝壳孔洞4的孔洞直径D为2-5mm，孔与孔间中心距离L为3-10mm，孔洞深度H为2-4mm。

冲头本体1采用耐磨性较好的HHD热作模具钢制成，表面采用渗氮渗碳处理，使其保持有较高硬度；第一道密封环2和第二道密封环3的材料选择比较耐磨，抗疲劳性能较好的磷锡青铜合金，第一道密封环2的截面为长方形，起到密封效果外是磨损的主要承担者；第二道密封环3除了第一道密封环2的作用外，还可以将进入对应凹槽的磨粒挤出；考虑到实际工况条件下冲头与压室并非严格的轴向平行，因此第一道密封环2和第二道密封环3采用非闭合环，其闭合后外径为冲头断面直径或比冲头断面直径稍大但不超过1mm，故不存在由于密封环径向尺寸较大使冲头卡死在压室内，甚至使冲头出现断裂情况。

分布在冲头滑动面的仿贝壳孔洞4，由于在热应力的作用下可以排除其内部的润滑剂7，在冲头往复运动过程中实现其自润滑的目的。此外，一些通过密封环的微小磨粒，也可以在冲头的运动行程中被压入这些孔洞，进而将其内部润滑剂挤出，从而在冲头表面形成一层润滑膜，这样就可以大大减少对冲头的磨损，提高冲头的使用寿命，减少更换频率，降低生产成本。

Claims (6)

1.一种带有密封环的仿生自润滑压铸冲头，由冲头本体(1)、第一道密封环(2)、第二道密封环(3)、仿贝壳孔洞(4)、第一凹槽(5)、第二凹槽(6)和固体润滑剂(7)组成，其特征在于：第一道密封环(2)镶嵌于冲头本体(1)后端第一凹槽(5)，且密封配合；第二道密封环(3)镶嵌于冲头本体(1)后端第二凹槽(6)，且密封配合；仿贝壳孔洞(4)排布于冲头本体(1)的滑动面上；固体润滑剂(7)镶嵌于仿贝壳孔洞(4)中。

2.按权利要求1所述的带有密封环的仿生自润滑压铸冲头，其特征在于所述的仿贝壳孔洞(4)按下列方式和规律在冲头本体(1)的滑动面上排布：仿贝壳孔洞(4)纵排的基准行(9)和错位行(8)均与冲头本体(1)的滑动方向平行，且间隔、错位排列，其中错位行(8)中的孔洞Ⅲ(c)与基准行(9)中的孔洞Ⅰ(a)和孔洞Ⅱ(b)的中心距与孔洞Ⅰ(a)和孔洞Ⅱ(b)的中心距相等；仿贝壳孔洞(4)的孔洞直径D为2-5mm，两孔中心距L为3-10mm，孔洞深度H为2-4mm。

3.按权利要求1所述的带有密封环的仿生自润滑压铸冲头，其特征在于所述的第一道密封环(2)的横截面为长方形，其中长L1为3-10mm、宽d为2-5mm；第二道密封环(3)的横截面为梯形，其中长边L2为3-10mm、短边L3为1-4mm、高h为2-5mm。

4.按权利要求1所述的带有密封环的仿生自润滑压铸冲头，其特征在于所述的冲头本体(1)材料为HHD热作模具钢，其表面采用渗碳渗氮处理。

5.按权利要求1所述的带有密封环的仿生自润滑压铸冲头，其特征在于所述的第一道密封环(2)和第二道密封环(3)的材料为耐磨、耐冲蚀的磷锡青铜合金。

6.按权利要求1所述的带有密封环的仿生自润滑压铸冲头，其特征在于所述的固体润滑剂(7)为二硫化钼MoS₂。

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