CN115246006B - 一种用于自润滑冲头的衬套及其制备方法、自润滑冲头 - Google Patents

一种用于自润滑冲头的衬套及其制备方法、自润滑冲头 Download PDF

Info

Publication number
CN115246006B
CN115246006B CN202210969722.2A CN202210969722A CN115246006B CN 115246006 B CN115246006 B CN 115246006B CN 202210969722 A CN202210969722 A CN 202210969722A CN 115246006 B CN115246006 B CN 115246006B
Authority
CN
China
Prior art keywords
punch
metal
lubricant
melting
bushing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210969722.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115246006A (zh
Inventor
王华兰
汤鑫超
王声华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiamen Jiajiada Machinery Co ltd
Original Assignee
Xiamen Jiajiada Machinery Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiamen Jiajiada Machinery Co ltd filed Critical Xiamen Jiajiada Machinery Co ltd
Priority to CN202210969722.2A priority Critical patent/CN115246006B/zh
Priority to US17/938,907 priority patent/US20240052828A1/en
Publication of CN115246006A publication Critical patent/CN115246006A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115246006B publication Critical patent/CN115246006B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • B22F5/106—Tube or ring forms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/2015—Means for forcing the molten metal into the die
    • B22D17/203—Injection pistons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/2015—Means for forcing the molten metal into the die
    • B22D17/2038—Heating, cooling or lubricating the injection unit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B22F3/04—Compacting only by applying fluid pressure, e.g. by cold isostatic pressing [CIP]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F3/26—Impregnating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/02—Alloys based on copper with tin as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/08—Alloys based on copper with lead as the next major constituent

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

本发明涉及冲头结构技术领域，特别是一种用于自润滑冲头的衬套的制备方法，包括以下步骤：S1，将100目～1000目的基体金属粉末和强化金属粉末均匀混合得到混合物，将所述混合物放入模具中加压成型，高温烧结成管状金属基材本体，其中，所述管状本体具有若干微孔；S2，提供金属基材润滑剂并将其加热熔融，其中，所述金属基材润滑剂包括低熔点金属物质以及分散于所述低熔点金属物质中的基础润滑粉末，所述低熔点金属物质的熔点高于所述衬套的储存温度，并低于冲头的工作温度；S3，将所述管状本体浸没于所述金属基材润滑剂中，并使所述金属基材润滑剂渗透于所述微孔中，冷却。

Description

一种用于自润滑冲头的衬套及其制备方法、自润滑冲头
技术领域
本发明涉及冲头结构技术领域，特别是一种用于自润滑冲头的衬套，衬套的制备方法，以及安装有衬套的自润滑冲头。
背景技术
现有压铸生产中，为了减缓压射冲头与压射机料筒之间的磨损，在每一次压射的工作过程中，当压射冲头回位至料筒尾端时在倒熔料前往料筒加入定量的蜡润滑颗粒来实现润滑；或当压射冲头移出到料筒的外面时，往压射头上方喷一次润滑油的油雾来确保压射冲头的润滑。
但是，采用上述两种方式进行润滑，由于蜡粒或润滑油在高温下产生大量的有害气体，同时烧结时会产生积炭，这些有害气体及杂质在压射向前运动中将混合在料筒合金熔液里，因而让压铸件产生大量的内部气孔，杂质等缺陷而报废，同时由于润滑油，润滑颗粒在高温的燃烧中产生大量的二氧化碳废气严重污染压铸车间，不利于施工作业，提高车间环境维护成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种效率更高，更加环保，能够随温度变化实现自润滑的衬套，及应用所述衬套的冲头，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于自润滑冲头的衬套的制备方法，包括以下步骤：
S1，将100目～1000目的基体金属粉末和强化金属粉末均匀混合得到混合物，将所述混合物放入模具中通过油压机加压成型，再放入高温炉中高温烧结成管状金属基材本体，其中，所述管状金属基材本体具有若干微孔；
S2，提供金属基材润滑剂并将其加热熔融，其中，所述金属基材润滑剂包括低熔点金属物质以及分散于所述低熔点金属物质中的基础润滑粉末，所述低熔点金属物质的熔点高于所述衬套的储存温度，并低于冲头的工作温度；
S3，将所述管状金属基材本体浸没于所述金属基材润滑剂中，并使所述金属基材润滑剂渗透于所述微孔中，冷却。
进一步的，所述微孔的孔径为大于等于10μm，且小于等于200μm；所述基础润滑粉末的粒径小于等于50μm。
进一步的，在步骤S3中，所述使所述金属基材润滑剂渗透于所述微孔中的步骤具体包括：
通过真空加压的方式，使所述金属基材润滑剂渗入所述衬套的微孔结构内。
本发明还提供一种用于自润滑冲头的衬套，包括：
管状金属基材本体，其具有若干微孔；
金属基材润滑剂，填充于所述微孔中，其中，所述金属基材润滑剂包括低熔点金属物质以及分散于所述低熔点金属物质中的基础润滑粉末，所述低熔点金属物质的熔点高于所述衬套的储存温度，并低于冲头的工作温度。
进一步的，所述金属基材润滑剂的填充率为10％～30％。
本发明还提供一种自润滑冲头，包括：
冲头本体以及套设于所述冲头本体上的衬套，其中，所述衬套包括：
管状金属基材本体，其具有若干微孔；
金属基材润滑剂，填充于所述微孔中，其中，所述金属基材润滑剂包括低熔点金属物质以及分散于所述低熔点金属物质中的基础润滑粉末，所述低熔点金属物质的熔点高于所述衬套的储存温度，并低于冲头的工作温度。
进一步的，所述冲头本体包括冲头部和安装段，所述冲头部轴向截面直径大于所述安装段轴向截面直径，所述冲头部靠近所述安装段的一侧外缘形成肩部。
进一步的，所述管状金属基材本体的壁厚大于所述肩部宽度0.3～0.8mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种用于自润滑冲头的衬套，通过选用不同目数的基体金属粉末混合强化金属粉末，压坯后经高温烧结得到所述衬套。通过粉末冶金技术得到的管状金属基材本体上具有若干微孔，所述微孔孔径由基体金属粉末的目数决定。将所述管状金属基材本体浸没于包含有低熔点金属物质的金属基材润滑剂中，所述低熔点金属物质的熔点高于所述衬套的储存温度，冷却至所述金属基材润滑剂在所述微孔内凝结形成固态，使在衬套保存温度时，所述金属基材润滑剂能够以固态保存于所述衬套的微孔内，而当温度升高至熔点以上时，所述金属基材润滑剂在所述微孔中熔解成液态，使润滑物充满所述衬套以实现自润滑。且，在温度到达熔点前，所述润滑粉末被固态的低熔点金属物质包裹，与外界隔绝，能够避免发生氧化反应，产生废气。
本发明进一步提供了一种自润滑冲头，将具有金属基材润滑剂的衬套装置于所述自润滑冲头上，工作时，随温度升高，所述金属基材润滑剂从固态转变为液态，实现自润滑效果，不需要每次工作前重复喷涂润滑油。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为自润滑冲头衬套的制备方法的流程图；
图2为金属基材润滑剂的制备方法的流程图；
图3为冲头安装结构剖面图；
图4为图3中A处局部放大图；
图5为冲头结构爆炸图；
图中：
1、冲头本体；
11、冲头部；12、安装段；13、肩部；14、安装孔；15、安装腔；
2、衬套；
21、连接孔；
3、紧固螺丝。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明提供一种一种用于自润滑冲头的衬套的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将100目～1000目的基体金属粉末和强化金属粉末均匀混合得到混合物，将所述混合物放入模具中通过油压机加压成型，再放入高温炉中高温烧结成管状金属基材本体，其中，所述管状金属基材本体具有若干微孔；
S2，提供金属基材润滑剂并将其加热熔融，其中，所述金属基材润滑剂包括低熔点金属物质以及分散于所述低熔点金属物质中的基础润滑粉末，所述低熔点金属物质的熔点高于所述衬套的储存温度，并低于冲头的工作温度；
S3，将所述管状金属基材本体浸没于所述金属基材润滑剂中，并使所述金属基材润滑剂渗透于所述微孔中，冷却。
所述微孔的孔径为大于等于10μm，且小于等于200μm；所述基础润滑粉末的粒径小于等于50μm，使所述金属基材润滑剂能够容纳于所述微孔内，并且存储足够量用于润滑。
本实施例中，所述衬套2选用目数为300目～500目的基体金属粉末和强化金属粉末烧结成型，形成具有若干互相连通的微孔的多孔体，所述粉末微孔可用于容纳金属基材润滑剂。所述微孔的孔径大于30μm。将所述衬套2浸没在熔融状态的金属基材润滑剂中，使所述金属基材润滑剂浸满所有微孔，此时冷却至所述金属基材润滑剂凝固在所述微孔内即可。工作时，随着温度的升高，所述金属基材润滑剂重新从固态熔解成液态实现润滑效果。
其中，所述基体金属粉末可选用铜粉末、铜铁基粉末、铜镍粉末或铬基粉末。采用铜粉末作为基体金属粉末适用性最广、寿命较长且成本较低，能够适用于绝大部分的冲压加工要求；而铜铁基粉末相较于铜粉末，成本更低，但加工出来的衬套2使用寿命低于所述铜粉末制成的衬套2；铜镍粉末以及铬基粉末制成的衬套2具有良好的结构强度，使其能够具有较长的使用寿命，但相较于上述铜铁基粉和铜粉末具有较高的成本，具体加工生产时可根据使用者需求选择相应的体金属粉末。当然，本方案中的基体金属粉末不局限于上述金属粉末，其他能够满足所述衬套2强度、耐热性等使用参数的金属粉末均可。
具体的，所述基体金属粉末和强化金属粉末的混合物放入模具后，通过油压机对上述粉末混合物施加压力，所述压力为500MPa～800MPa，使所述粉末混合物在模具内预成型。将经油压机加压成型后的坯料放入高温炉中烧结成型。
进一步的，所述烧结温度根据选择的金属粉末熔点决定，本方案中选择铜粉末为基体金属粉末，因此所述烧结温度为700℃～800℃。若使用其他基体金属元素，如选择铜铁基粉末为基体金属元素时，所述烧结温度为1050℃～1120℃。
所述金属基材润滑剂渗透于所述微孔中的步骤具体包括真空加压的方式，使所述金属基材润滑剂渗入所述衬套的微孔结构内。比如，本实施例中，在真空罐中放置一定量的金属基材润滑剂，将制备好的衬套2放入真空罐内，并使其浸没在所述金属基材润滑剂中，通过在所述真空罐内加压使所述金属基材润滑剂渗透至所述衬套2的微孔结构内。
具体的，所述衬套2放入真空罐内，加压至0.5Mpa，加压时间为15分钟，即可使所述金属基材润滑剂渗入所述衬套2的微孔结构内。
进一步的，所述真空罐加压结束后，取出所述衬套2，或，使所述真空罐内的剩余金属基材润滑剂排出，并使所述真空罐内温度降低至所述金属基材润滑剂的熔点以下，使所述金属基材润滑剂在所述微孔内冷凝形成固态。此时，金属基材润滑剂的填充率为10％～30％。
实验数据：
基体金属粉末：铜粉末；
烧结温度：700℃～800℃；
烧结时间：4h～8h；
实施例A-1：
将80％的400目铜粉末、10％铅粉末和10％锡粉末混合均匀，放入衬套模具内加压成型后，放入烧结炉中高温烧结成型。
实施例A-2：
将75％的400目铜粉末、20％铅粉末和5％锡粉末混合均匀，放入衬套模具内加压成型后，放入烧结炉中高温烧结成型。
实施例A-3：
将75％的400目铜粉末、5％铍粉末、10％铅粉末和10％锡粉末混合均匀，放入衬套模具内加压成型后，放入烧结炉中高温烧结成型。
实施例A-4：
将75％的500目铜粉末、5％铍粉末、10％铅粉末和10％锡粉末混合均匀，放入衬套模具内加压成型后，放入烧结炉中高温烧结成型。
实施例A-5：
将75％的300目铜粉末、5％铍粉末、10％铅粉末和10％锡粉末混合均匀，放入衬套模具内加压成型后，放入烧结炉中高温烧结成型。
通过控制以上实施例的配比及加工条件，使烧结所得的衬套密度为6.6-7.2；内部及表面呈多孔性；磨损量:<15u；压溃强度:>15Kgf/mm2；硬度:20-50；摩擦系数:<0.15；符合生产加工所需标准。
且，本实施例中，所述衬套内均加入铅粉末，铅元素本身具有良好的润滑性质，通过计算配比添加适量的铅粉末能够在不影响结构参数的前提下，使所述衬套本身具有一定的润滑性，降低与料筒之间的摩擦。
本发明进一步提供一种用于自润滑冲头的衬套，包括管状金属基材本体和金属基材润滑剂，所述管状金属基材本体上具有若干微孔；所述金属基材润滑剂填充于所述微孔中。其中，所述金属基材润滑剂包括低熔点金属物质以及分散于所述低熔点金属物质中的基础润滑粉末，所述低熔点金属物质的熔点高于所述衬套的储存温度，并低于冲头的工作温度。
优选的，所述金属基材润滑剂的填充率为10％～30％，保证所述衬套2符合加工强度要求的同时，使其容纳有足够量的金属基材润滑剂，降低其更换频率并提高使用寿命。
本发明进一步提供一种自润滑冲头，包括冲头本体1、套设于所述冲头本体1上的衬套2和金属基材润滑剂。所述衬套2包括管状金属基材本体，其具有若干微孔。所述金属基材润滑剂填充于所述微孔中，其中，所述金属基材润滑剂包括低熔点金属物质以及分散于所述低熔点金属物质中的基础润滑粉末，所述低熔点金属物质的熔点高于所述衬套的储存温度，并低于冲头的工作温度。
具体的，所述冲头本体1包括冲头部11和安装段12，所述冲头部11轴向截面直径大于所述安装段12轴向截面直径，使所述冲头部11的外缘凸出所述安装段12的外壁，在所述冲头部11靠近所述安装段12的一侧外缘形成肩部13。所述管状金属基材本体套设在所述安装段12上，一端与所述肩部13抵接，并与所述安装段12可拆卸连接，所述管状金属基材本体上分布有若干用于容纳金属基材润滑剂的微孔，所述微孔分布在所述管状金属基材本体的整个结构内。
使用前，在一定温度(高于所述金属基材润滑剂的熔点即可)下，使所述衬套2内浸满熔融态的金属基材润滑剂，将其冷却至室温，令所述金属基材润滑剂在所述微孔内冷凝形成固态，工作时，随加工温度逐渐身高至所述金属基材润滑剂的熔点以上时，所述金属基材润滑剂熔解成液态使内部的基础润滑粉末浮出，实现工作状态下的自润滑。此时，所述金属基材润滑剂可能位于所述微孔内，或者，渗出所述微孔覆盖于所述衬套外侧，均可实现润滑效果。经测试，压铸生产时所述冲头的实际温度在185℃～210℃(熔融铝液倒入压射料筒时所测的温度)，故本案中，所述金属基材润滑剂的熔点应在80℃～170℃。
所述安装段12内设置有一安装腔15，所述安装腔15适配于压铸机的冲压驱动轴，可通过螺纹或其他可实现固定的方式连接。所述安装段12的侧壁上还设置有若干平槽，用于在安装所述冲头时对所述冲头和所述压铸机之间形成限位，避免发生相对转动。
所述管状金属基材本体安装在所述冲头本体1上时，所述管状金属基材本体内壁与所述安装段12外壁贴合，所述管状金属基材本体的外壁凸出所述冲头部11第一距离。即，使所述管状金属基材本体的圆周壁厚为h1，使所述肩部13宽度的宽度(冲头部11外缘超出所述安装段12的长度)为h2，h1-h2＝第一距离。优选的，所述管状金属基材本体的圆周壁厚度大于所述肩部13宽度0.3～0.8mm，h1-h2＝第一距离＝0.3～0.8mm。压铸加工时，所述衬套与料筒之间具有摩擦，所述金属基材润滑剂需对所述管状金属基材本体形成润滑效果，当所述管状金属基材本体的圆周壁厚度大于所述肩部13宽度时，能够避免料筒内壁对冲头的磨损，而衬套上则充满润滑物以降低与料筒内壁之间的摩擦阻力。若所述第一距离≤0，则与所述料筒内壁形成摩擦的就是所述冲头侧壁，而所述衬套与料筒内壁之间反而无接触，所述衬套无法形成润滑效果；若所述第一距离过大，如大于0.8mm时，不仅浪费衬套及润滑剂材料，提高不必要的加工成本，而且高度差过大不利于所述衬套和所述冲头本体之间的安装稳定性和工作稳定性。
优选的，所述微孔的孔径大于30μm，需要保证足够的储存空间供所述金属基材润滑剂进入，所述微孔的孔径的大小可通过对金属粉末的粒径选择进行控制。同时，所述微孔的孔径不宜过大，需要保证所述衬套2具有足够的结构强度以及密度，同时孔径过大容易导致所述金属基材润滑剂在加热过程中一次性大量渗出，造成浪费，且缩短了单个衬套的使用寿命。
具体的，所述管状金属基材本体上均匀设置圆周有若干连接孔21，本实施例中设置有对称的两个连接孔21，所述安装段12上设置有与所述连接孔21对应的安装孔14，紧固螺丝3穿过所述连接孔21和所述安装孔14使所述衬套2固定在所述安装段12上。当一个衬套2内的润滑剂已全部用完，可拆卸更换新的浸满的润滑剂状态的衬套2即可，拆卸下来的衬套2可重新通过对应工序使其重新浸满金属基材润滑剂，实现快捷更换以及重复使用。本方案还提供另一实施例，所述衬套2和所述冲头本体1上不设置额外固定结构，通过热胀冷缩原理，使所述衬套2过盈配合至所述冲头本体1外侧即可。本方案中将所述衬套2固定在所述冲头本体1上的方式不局限于上述实施例，其他可实现可拆卸固定的方式均可。
使用时，所述衬套2可拆卸安装在所述冲头本体1外侧，所述衬套2内的金属基材润滑剂使用完后，可更换新的具有金属基材润滑剂的衬套2，或者，将拆卸下的衬套2重复步骤S30使其重新渗满金属基材润滑剂，再安装至所述冲头本体1上。
通过本方案加工形成的冲头可在常温下稳定储存金属基材润滑剂，在压铸过程中通过工作温度的自然升高而熔解所述金属基材润滑剂，实现自润滑效果，不需要每次压铸前都进行润滑油喷撒，使之实现在压铸生产过程中无需添加润滑剂，让压铸生产铝、铜、锌熔液时减少有害气体的混入，提高压铸件产品的机械性能的同时可让压铸车间减少大量的废气排放。相较于现有技术，本方案能够实现无废气产生、无明火产生，同时可取消加注润滑的机构、减少设备投入及维护，确保安全生产，节约成本。
进一步的，本实施例中提供一种冲头本体的制备工艺，采用热作磨具钢或球墨铸铁材料机加成型，并进行表面氮化处理。优选的，制备所述冲头本体1的材料可选择8433热作磨具钢或H13热作磨具钢，相较于所述球墨铸铁强度以及使用寿命更佳，但成本也有所提高。
所述冲头本体1通过切削机加工一体成型，使其形成冲头部11和沿所述冲头部11后侧内缩的安装段12，内缩形成的让位空间用于安装衬套2。所述冲头本体1成型后进行热处理使硬度达到42-45HRC，再进行表面氧化处理。
本发明还提供一种用于自润滑冲头的金属基材润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
S1，提供低熔点金属物质，并将所述低熔点金属物质加热熔融，其中，所述低熔点金属物质的熔点高于所述衬套的储存温度，并低于冲头的工作温度；
S2，提供基础润滑粉末，并将所述基础润滑粉末分散于熔融的低熔点合金中，然后冷却得到金属基材润滑剂。
本实施例中，所述低熔点金属物质占所述金属基材润滑剂总重量的80～97wt％，使所述基础润滑粉末能够较好得被包裹在所述低熔点金属物质内，使其在固态时与外界隔绝，避免提前发生反应产生废气，而在熔解状态下，能够更好得带出所述微孔中其润滑作用的基础润滑粉末。根据对所述低熔点金属物质占比的选择，可进一步控制所述金属基材润滑剂熔解后的状态。比如，使所述金属基材润滑剂在熔解状态下仍然储存于微孔内，实现对所述衬套外表面和料筒内壁之间的润滑减阻效果，或者，使所述金属基材润滑剂在熔解状态下被熔融状态的低熔点金属物质带出所述微孔，覆盖于所述衬套的外表面，相较于前一种情况，能够达到更好的润滑效果，但是由于一次溢出的润滑剂量增加，也会相应的减少单个衬套的使用寿命，使用者根据自身加工需求进行选择。
其中，经实验得压铸生产时所述冲头的实际温度在185℃～210℃(熔融铝液倒入压射料筒时所测的温度)，故本案中，所述低熔点金属物质的熔点应在80℃～170℃。所述低熔点金属物质的熔点不宜小于80℃，若熔点太接近于室温，其在室温储存下难以稳定维持固态，可能造成润滑物泄露；所述低熔点金属物质的熔点不宜大于185℃，导致所述冲头已经开始工作后，润滑物才开始熔解成液态，使所述冲头已经与料筒内壁发生无润滑的摩擦，而在摩擦阻力的作用下，所述冲头的压射速度相较于设定值减小，导致加工精度和成品率降低，更甚者，所述冲头在料筒内卡死，使压铸机无法正常工作。优选的，所述低熔点金属物质的熔点和实际生产温度之间设置有20℃～70℃的温差，使其在升温过程中且还未至加工温度前，润滑物就开始熔解。当然，本技术方案中，所述低熔点金属物质的熔点也可选择其他温度，不局限于上述范围，根据使用者实际压铸工作温度决定，只需保证所述低熔点金属物质的熔点低于实际压铸工作温度，且高于保存温度(未工作状态)即可。
优选的，所述基础润滑粉末的粒径大于等于5μm小于等于40微米，使其能够顺利的进出所述粉末微孔。
本实施例中，所述低熔点金属物质可以为铯、铟、铋、铅、镉、锡、镝，以及镓合金、秘基合金、铅基合金、铅锡锑铜中的一种或多种。所述润滑粉末为石墨、碳纳米管、石墨烯、氟化石墨、二硫化钼、二硒化铌、氮化硼中的至少一种或两种以上的混合物。
本发明还提供一种用于自润滑冲头的金属基材润滑剂，包括低熔点合金以及分散于所述低熔点金属物质中的基础润滑粉末，其中，所述低熔点金属物质的熔点高于所述衬套的储存温度，并低于冲头的工作温度。
其中，所述基础润滑粉末的粒径小于等于50μm。所述低熔点金属物质占所述金属基材润滑剂总重量的80～97wt％。
工作原理：设所述金属基材润滑剂的熔点为第一温度temp1，实际压铸工作温度为第二温度temp2，保存温度为第三温度temp3，temp3＜temp1＜temp2。所述金属基材润滑剂在保存温度temp3下呈固态储存于所述衬套2的粉末微孔内；加工前的升温过程中，当温度到达第一温度temp1时，所述金属基材润滑剂开始熔解，从固态变为液态，使内部的基础润滑粉末浮出并发挥润滑效果；温度继续上升至到达第二温度temp2前，所述金属基材润滑剂完全熔化。工作完成后温度下降，所述金属基材润滑剂重新凝固形成固态。
实验数据：
采用由球墨铸铁材料制成的冲头本体1；
所述冲头本体1硬度为42HRC～45HRC；
对比例：常规冲头，每次压铸工作前在冲头上喷覆润滑油；
实施例B-1：
将80％的400目铜粉末、10％铅粉末和10％锡粉末混合均匀，放入衬套模具内加压成型后，放入烧结炉中高温烧结成型。
将熔解后的5％铯、60％铟、8％铋、20％镓的低熔点金属物质与4％的500目氟化石墨、1％的500目二硫化钼、2％的500目二硒化铌的基础润滑粉末混合均匀，得到对应熔点的金属基材润滑剂。将所述金属基材润滑剂放入真空罐中，加压到0.5Mpa并保持15分钟让所述衬套内的粉末微孔内渗满该金属基材润滑剂，最后降温凝固。
实施例B-2：
将75％的400目铜粉末、20％铅粉末和5％锡粉末混合均匀，放入衬套模具内加压成型后，放入烧结炉中高温烧结成型。
将熔解后的3％铯、65％铟、2％钫、5％铋、15％镓的低熔点金属物质与4％的500目氟化石墨、1％的500目二硫化钼、3％的500目二硒化铌、2％氮化硼的基础润滑粉末混合均匀，得到对应熔点的金属基材润滑剂。将所述金属基材润滑剂放入真空罐中，加压到0.5Mpa并保持15分钟让所述衬套内的粉末微孔内渗满该金属基材润滑剂，最后降温凝固。
实施例B-3：
将75％的400目铜粉末、10％铍粉末和15％锡粉末混合均匀，放入衬套模具内加压成型后，放入烧结炉中高温烧结成型。
将熔解后的3.5％铯、65％铟、2％钫、8％铋、18％镓的低熔点金属物质与2％的500目氟化石墨、0.2％的500目二硫化钼、1％的500目二硒化铌和0.3％氮化硼的基础润滑粉末混合均匀，得到对应熔点的金属基材润滑剂。将所述金属基材润滑剂放入真空罐中，加压到0.5Mpa并保持15分钟让所述衬套内的粉末微孔内渗满该金属基材润滑剂，最后降温凝固。
实施例B-4：
将75％的400目铜粉末、5％铍粉末、10％铅粉末和10％锡粉末混合均匀，放入衬套模具内加压成型后，放入烧结炉中高温烧结成型。
将熔解后的3％铯、70％铟、2％钫、8％铋、12％镓的低熔点金属物质与3％的500目氟化石墨、0.2％的500目二硫化钼、1.5％的500目二硒化铌、0.3％氮化硼的基础润滑粉末混合均匀，得到对应熔点的金属基材润滑剂。将所述金属基材润滑剂放入真空罐中，加压到0.5Mpa并保持15分钟让所述衬套内的粉末微孔内渗满该金属基材润滑剂，最后降温凝固。
实施例B-5：
将75％的500目铜粉末、5％铍粉末、10％铅粉末和10％锡粉末混合均匀，放入衬套模具内加压成型后，放入烧结炉中高温烧结成型。
将熔解后的3.5％铯、65％铟、2％钫、8％铋、18％镓的低熔点金属物质与2％的600目氟化石墨、0.2％的600目二硫化钼、1％的600目二硒化铌、0.3％氮化硼的基础润滑粉末混合均匀，得到对应熔点的金属基材润滑剂。将所述金属基材润滑剂放入真空罐中，加压到0.5Mpa并保持15分钟让所述衬套内的粉末微孔内渗满该金属基材润滑剂，最后降温凝固。
表1
项目名称 使用寿命(模数范围)
实施例B-1 7000
实施例B-2 6800
实施例B-3 7200
实施例B-4 7300
实施例B-5 7500
对比例 3000
通过控制以上参考例的参数，使所述衬套密度为6.6-7.2；内部及表面呈多孔性；磨损量:<15u(浸有混合润滑液时<6u)；压溃强度:>15Kgf/mm2；硬度:20-50；摩擦系数:<0.15(浸有混合润滑液时<0.06)。
表1为五个实施例及一个对比例的实验所得使用寿命，将经上述方案加工而成的衬套2浸满金属基材润滑剂后，再装配至所述冲头本体1上进行生产加工。经生产验证数据对比，实施例B-5为最优产品方案，使用寿命较长，但成本相对较高；而实施例B-1是综合效果最佳的耐磨性能组合，成本较低，性价比高适合大量生产使用，使用者可根据自身需求适应性选择。具体的，根据表1可知，实施例B-1的使用寿命约为7000模，实施例B-5的使用寿命约为7500模，而对比例(普通冲头)的使用寿命约为3000模,本案技术方案相较于传统方案使用寿命至少提高了一倍以上。
且通过本方案加工形成的冲头可在常温下稳定储存金属基材润滑剂，在压铸过程中通过工作温度的自然升高而自发熔解所述金属基材润滑剂，实现自润滑效果，不需要每次压铸前都进行润滑油喷撒，使之实现在压铸生产过程中无需添加润滑剂，让压铸生产铝、铜、锌熔液时减少有害气体的混入，提高压铸件产品的机械性能的同时可让压铸车间减少大量的废气排放，确保安全生产的同时，提高了加工效率。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于自润滑冲头的衬套的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将100目～1000目的基体金属粉末和强化金属粉末均匀混合得到混合物，将所述混合物放入模具中通过油压机加压成型，再放入高温炉中高温烧结成管状金属基材本体，其中，所述管状金属基材本体具有若干微孔；
S2，提供金属基材润滑剂并将其加热熔融，其中，所述金属基材润滑剂包括低熔点金属物质以及分散于所述低熔点金属物质中的基础润滑粉末，所述低熔点金属物质的熔点高于所述衬套的储存温度，并低于冲头的工作温度；所述金属基材润滑剂的熔点应在80℃～170℃，所述低熔点金属物质为铟、镓合金、铋基合金、铅基合金、铅锡锑铜中的一种或多种；
S3，将所述管状金属基材本体浸没于所述金属基材润滑剂中，并使所述金属基材润滑剂渗透于所述微孔中，冷却。
2.如权利要求1所述的用于自润滑冲头的衬套的制备方法，其特征在于，所述微孔的孔径为大于等于10μm，且小于等于200μm；所述基础润滑粉末的粒径小于等于50μm。
3.如权利要求1所述的用于自润滑冲头的衬套的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述使所述金属基材润滑剂渗透于所述微孔中的步骤具体包括：
通过真空加压的方式，使所述金属基材润滑剂渗入所述衬套的微孔结构内。
4.一种用于自润滑冲头的衬套，其特征在于，包括：
管状金属基材本体，其具有若干微孔；
金属基材润滑剂，填充于所述微孔中，其中，所述金属基材润滑剂包括低熔点金属物质以及分散于所述低熔点金属物质中的基础润滑粉末，所述低熔点金属物质的熔点高于所述衬套的储存温度，并低于冲头的工作温度，所述金属基材润滑剂的熔点应在80℃～170℃，所述低熔点金属物质为铟、镓合金、铋基合金、铅基合金、铅锡锑铜中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的用于自润滑冲头的衬套，其特征在于，所述金属基材润滑剂的填充率为10％～30％。
6.一种自润滑冲头，其特征在于，包括：
冲头本体(1)以及套设于所述冲头本体(1)上的衬套(2)，其中，所述衬套(2)包括：
管状金属基材本体，其具有若干微孔；
金属基材润滑剂，填充于所述微孔中，其中，所述金属基材润滑剂包括低熔点金属物质以及分散于所述低熔点金属物质中的基础润滑粉末，所述低熔点金属物质的熔点高于所述衬套的储存温度，并低于冲头的工作温度，所述金属基材润滑剂的熔点应在80℃～170℃，所述低熔点金属物质为铟、镓合金、铋基合金、铅基合金、铅锡锑铜中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的一种自润滑冲头，其特征在于，所述冲头本体(1)包括冲头部(11)和安装段(12)，所述冲头部(11)轴向截面直径大于所述安装段(12)轴向截面直径，所述冲头部(11)靠近所述安装段(12)的一侧外缘形成肩部(13)。
8.根据权利要求7所述的一种自润滑冲头，其特征在于，所述管状金属基材本体的壁厚大于所述肩部(13)宽度0.3～0.8mm。
CN202210969722.2A 2022-08-12 2022-08-12 一种用于自润滑冲头的衬套及其制备方法、自润滑冲头 Active CN115246006B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210969722.2A CN115246006B (zh) 2022-08-12 2022-08-12 一种用于自润滑冲头的衬套及其制备方法、自润滑冲头
US17/938,907 US20240052828A1 (en) 2022-08-12 2022-09-06 Self-lubricating plunger, bushing for self-lubricating plunger and method for manufacturing same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210969722.2A CN115246006B (zh) 2022-08-12 2022-08-12 一种用于自润滑冲头的衬套及其制备方法、自润滑冲头

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115246006A CN115246006A (zh) 2022-10-28
CN115246006B true CN115246006B (zh) 2024-06-21

Family

ID=83699332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210969722.2A Active CN115246006B (zh) 2022-08-12 2022-08-12 一种用于自润滑冲头的衬套及其制备方法、自润滑冲头

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115246006B (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115305138A (zh) * 2022-08-12 2022-11-08 厦门市佳嘉达机械有限公司 一种用于自润滑冲头的金属基材润滑剂及其制备方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5094548A (en) * 1989-02-03 1992-03-10 Danly Corporation Composite and self-lubricating bushing
FR2880564B1 (fr) * 2005-01-12 2008-07-25 Snecma Moteurs Sa "melange de poudres apte a etre fritte pour former un materiau solide autolubrifiant"
JP4980609B2 (ja) * 2005-05-24 2012-07-18 Ｎｔｎ株式会社 固形潤滑剤および固形潤滑剤封入転がり軸受
CN102492867B (zh) * 2011-12-16 2014-11-05 昆明理工大学 一种固体自润滑材料的制备方法
CN103834866B (zh) * 2014-03-07 2016-03-02 济南大学 一种高强度高耐磨性的高温自润滑复合材料及其制备方法
CN110355343A (zh) * 2019-08-23 2019-10-22 王声华 一种半固态金属型腔内成型模具及工艺
CN114226733A (zh) * 2021-12-20 2022-03-25 揭建康 一种钢铜复合自润滑导套及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115305138A (zh) * 2022-08-12 2022-11-08 厦门市佳嘉达机械有限公司 一种用于自润滑冲头的金属基材润滑剂及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115246006A (zh) 2022-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0872654B1 (en) Sliding bearing
KR950014939B1 (ko) 보강재로 보강한 피스톤 및 이의 제조방법
DE102006030699B4 (de) Gegossener Stahlkolben für Verbrennungsmotoren
CN115305138B (zh) 一种用于自润滑冲头的金属基材润滑剂及其制备方法
JP2003268414A (ja) バルブシート用焼結合金、バルブシート及び製造方法
JP2004204298A (ja) 軽金属合金鋳包み性に優れた鉄系焼結体およびその製造方法
US3786552A (en) Method of manufacturing a composite bimetallic sleeve for a die-casting machine
JP2011012338A (ja) 車両シリンダーライナー用アルミニウム合金およびそのシリンダーライナーの製造方法
US20120160206A1 (en) Piston of Internal Combustion Engine, Producing Method of Piston, and Sliding Member
CN115246006B (zh) 一种用于自润滑冲头的衬套及其制备方法、自润滑冲头
CN114226733A (zh) 一种钢铜复合自润滑导套及其制备方法
KR20170061130A (ko) 슬라이딩 부재 및 그 제조 방법
CN107663615B (zh) 一种高强度高自润滑铁基合金及制备方法和应用
US8966751B2 (en) MMC cylinder liner and method for producing the same
US20100116240A1 (en) Multi-piece thin walled powder metal cylinder liners
BR112020014828A2 (pt) Mancal sinterizado e método para fabricar um mancal sinterizado
JP3850357B2 (ja) 多孔質金属構造体
US20240052828A1 (en) Self-lubricating plunger, bushing for self-lubricating plunger and method for manufacturing same
US5989729A (en) Wear resistant metal composite
KR101636762B1 (ko) 차량 엔진용 복합 소결 인서트링 일체형 엔진 피스톤의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 엔진 피스톤
JP2013221181A (ja) 金属間化合物強化複合材料及びその製造方法
CN113389816B (zh) 一种高承载自润滑复合轴套制备方法
JPH10219307A (ja) 焼結歯車
JP2000038624A (ja) 鉄系焼結体
JPH0330708B2 (zh)

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant