CN208787503U - 一种用于铸造的激光强化内套式熔杯 - Google Patents

一种用于铸造的激光强化内套式熔杯 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开一种用于铸造的激光强化内套式熔杯,包括圆筒状的熔杯本体、嵌套在所述熔杯本体内的熔杯内套,所述熔杯内套的长度小于熔杯本体的长度;所述熔杯本体包括与压射冲头配合的近端、设有第一浇口开口的远端;所述熔杯内套设有第二浇口开口,所述第二浇口开口与所述第一浇口开口对应设置;在所述熔杯本体的内表面和熔杯内套的内表面加工有激光硬化层。与现有技术相比,本实用新型公开的激光强化内套式熔杯强化区域可以提高耐磨性、耐侵蚀性和强化层与基体的结合强度。当内套达到疲劳寿命后,可以直接更换内套,而不用更换整个熔杯。

Description

一种用于铸造的激光强化内套式熔杯
技术领域
本实用新型涉及机械加工,具体涉及一种激光强化内套式熔杯。
背景技术
在熔杯又叫压射室、料筒、料缸、料杯等,用于铝镁合金铸造领域,是消耗量较大的耗材。熔杯的工作原理是,压射头与熔杯配合,连接在熔杯本体的近端。在熔杯本体远端浇口浇注铝镁合金时,压射头将熔融状态的铝合金液推入压铸模型内,使铝合金液凝固成形为设计的零件。由于熔杯在工作过程中,不但要承受反复的摩擦,而且在高温铝合金液的浇注下,浇口下部内壁表面很容易磨损和冲蚀,产品寿命较低。熔杯的使用寿命对于工作效率和成本消耗都有着很大的影响。
现有技术中,为了对熔杯进行改进,提出了很多种解决方案,例如开发不同材质的熔杯,高性能H13钢和3cr2w8v钢是最常见的材质。
为了改进熔杯的性能,对熔杯表面进行强化加工的方法来提高熔杯寿命。例如常见的热处理,调质、淬火、渗氮等。调质淬火硬度为HRC40-45,氮化深度为0.2mm-0.3mm,氮化硬度为HRC62-65。
上述改进最大的问题是基体硬度不高,耐铝液冲蚀性不强。表面渗氮处理后,渗氮层太薄、太脆,且渗氮层与基体为物理结合,结合不牢固,受冲击容易脱落。在渗氮层脱落后,性能急剧下降。
因此,本实用新型考虑对现有技术中的熔杯进行改进,以解决现有技术表面处理后耐铝液冲蚀性能差,严重影响熔杯使用寿命的技术问题。
实用新型内容
针对现有技术的不足,本实用新型提供一种用于铸造的激光强化内套式熔杯,其可以改善现有技术中的熔杯使用寿命不高,成本高的问题。
为了解决以上技术问题,本实用新型提供一种用于铸造的激光强化内套式熔杯,包括圆筒状的熔杯本体、嵌套在所述熔杯本体内的熔杯内套,所述熔杯内套的长度小于熔杯本体的长度;
所述熔杯本体包括与压射冲头配合的近端、设有第一浇口开口的远端;
所述熔杯内套设有第二浇口开口,所述第二浇口开口与所述第一浇口开口对应设置;
在所述熔杯本体的内表面和熔杯内套的内表面加工有激光硬化层。
优选的,所述激光硬化层为完全布满内壁表面的激光合金层;
优选的,所述完全布满内壁表面的激光合金层的厚度为0.5mm-0.8mm。
优选的,所述完全布满内壁表面的激光合金层为很多条激光合金带搭接而成。
优选的,所述搭接的激光合金带宽度为3mm-6mm。
优选的,所述激光合金带的搭接率为合金带宽度的15-50%
与现有技术相比,本实用新型公开的激光强化内套式熔杯强化区域可以提高耐磨性、耐侵蚀性和强化层与基体的结合强度。当内套达到疲劳寿命后,可以直接更换内套,而不用更换整个熔杯。
附图说明
图1为本实用新型中的激光强化分体式熔杯的主视图;
图2为本实用新型中的激光强化分体式熔杯的左视图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
请参见附图1、附图2,为本实用新型提供的激光强化内套式熔杯的示意图,包括圆筒状的熔杯本体2、嵌套在所述熔杯本体内的熔杯内套3,所述熔杯内套的长度小于熔杯本体的长度;所述熔杯本体包括与压射冲头相配合的近端1、设有第一浇口开口的远端4;所述内套设有第二浇口开口,与所述第一浇口开口的位置相对应;在所述熔杯本体2和熔杯内透3的内壁表面加工有激光硬化层,所述激光硬化层为完全布满的、由多条合金化带搭接而成的合金化层。
按照本实用新型,所述激光硬化层的位置为熔杯本体和熔杯内套的内壁表面上,硬化层厚度为0.5mm-0.8mm。
按照本实用新型,对于所述熔杯,可以使用机加工的方法按照设计尺寸加工得到,对于具体的机加工工艺,本实用新型并无特别的限制,可以车、铣、刨,或者铸造处理,只要能够按照尺寸加工出设计尺寸即可。
按照本实用新型,对于熔杯的材质,优选为金属材质,可以为钢材,例如碳素钢或合金钢,碳素钢的具体例子可以为本领域技术人员熟知的低碳钢、中碳钢、高碳钢,其中,低碳钢指碳含量≤0.25wt%的碳素钢;中碳钢的含碳量满足:0.25wt%<含碳量<0.6wt%,高碳钢指含碳量≥0.6wt%的碳素钢。合金钢可以包括合金元素含量≤5wt%的低合金钢,合金元素含量为5wt%~10wt%的中合金钢、合金元素含量≥10wt%的高合金钢,合金钢的具体例子可以为锰钢、铬钼钢、铬钒钢、铬锰钛钢,S2工具钢,但不限于此。
按照本实用新型,在对激光硬化层进行激光合金化处理时,先将金属陶瓷粉末、粘结剂与溶剂混合得到金属陶瓷粉末涂料,然后将所述金属陶瓷粉末涂料涂覆在表面上形成涂层,涂层厚度优选为200μm~400μm,更优选为220μm~380μm,更优选为240μm~350μm,更优选为260μm~320μm,形成粉末合金层后,干燥粉末合金层。对于干燥方法,本实用新型并无特别限制,可以在常温下自然晒干,可以放置在干燥炉中进行干燥。
按照本实用新型,对于合金粉末,可以使用Cr、V、W、Mo、Ti等生成非常硬的碳化物(MC系碳化物)的金属,也可以使用氧化铝、TiN、TiB2、TiO2、CrN、氧化锆、SiC、TiC等作为合金粉末。对于粘结剂,可以使用树脂,例如常温下能够固化的邻苯二甲酸树脂系、醇酸树脂系的树脂。溶剂可以使用水、甲苯、二甲苯或甲醇、乙醇、丙醇等的醇类,上述中的一种溶剂或多种的混合物。合金粉末与粘结剂按照重量比优选为90~99∶10~1,更优选为92~99∶8~1,更优选为92~98∶8~2。
按照本实用新型,还可以在金属陶瓷涂料中加入吸收剂,更好的吸收激光加工效果,吸收剂可以使用石墨粉。对于吸收剂的加入,也可以在将上述涂层干燥之后,将吸收剂与溶剂混合制成吸收剂涂料,然后在涂层表面涂覆吸收剂涂料层,均能够实现本实用新型的效果。
将合金粉末涂层干燥之后,使用脉冲或连续激光束扫描线槽表面,激光输出功率优选为3.5~4.5KW,更优选为3.1~4.1KW,光斑可以为圆形光斑或矩形光斑,圆型光斑的直径优选为Ф2.5~4.2mm,更优选为Ф2.8~3.8mm,扫描速度优选为1.5~2.5m/min,更优选为1.6~2.4m/min,更优选为1.8~2.2m/min。
按照本实用新型,进行激光合金化加工时,先将合金粉末、粘结剂与溶剂混合得到合金粉末涂料,然后将所述合金粉末涂料涂覆在加工面上形成涂层,涂层厚度优选为200μm~400μm,更优选为220μm~380μm,更优选为240μm~350μm,更优选为260μm~320μm,形成粉末合金层后,干燥粉末合金层。
进行激光合金化时,对于激光加工工艺,激光输出功率优选为3.5~4.5KW,更优选为3.1~4.1KW,光斑可以为圆形光斑或矩形光斑,圆型光斑的直径优选为Ф2.5~4.2mm,更优选为Ф2.8~3.8mm,两条合金化带的搭接为光斑直径的15%~50%,优选为20%~40%,更优选为25%~35%。
实施例
按照尺寸机加工得到熔杯,熔杯材质为H13:对熔杯进行热处理,调质、淬火等,提高整体材质性能。在熔杯内壁表面涂覆自制的激光合金化涂料,涂料厚度为0.35mm。加工激光硬化层区域,功率为3200W,光斑直径为3.8mm,扫描速度为450mm/min,搭接率为26%,进行激光合金化加工,提高熔杯内壁表面性能。
本实用新型公开一种用于铸造的激光强化分体式熔杯,包括:两部分圆柱状的熔杯本体,所述熔杯本体一部分为与压射头配合连接的近端、另一部分为有浇口开口的远端;所述熔杯本体内壁表面加工有激光硬化层,所述激光硬化层完全布满熔杯内壁表面,由多条激光合金带搭接而成。
与现有技术相比,本实用新型公开的激光强化分体式熔杯替代了渗氮处理,提升了铝液与熔杯接触面的不浸润性,耐侵蚀性能更强;激光表面处理为冶金结合,与渗氮的物理结合相比,结合强度更高,耐冲击性能更高;合金化层和渗氮层比较,厚度更厚,耐磨擦性能更好,使用寿命显著增加。
所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,应用激光对熔杯内壁表面进行加工,采用不同的激光表面改性技术,例如激光熔覆、激光相变硬化等,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于铸造的激光强化内套式熔杯,其特征在于,包括圆筒状的熔杯本体、嵌套在所述熔杯本体内的熔杯内套,所述熔杯内套的长度小于熔杯本体的长度;
所述熔杯本体包括与压射冲头配合的近端、设有第一浇口开口的远端;
所述熔杯内套设有第二浇口开口,所述第二浇口开口与所述第一浇口开口对应设置;
在所述熔杯本体的内表面和熔杯内套的内表面加工有激光硬化层。
2.根据权利要求1所述的激光强化内套式熔杯,其特征在于,所述激光硬化层为完全布满内壁表面的激光合金层。
3.根据权利要求2所述的激光强化内套式熔杯,其特征在于,所述完全布满内壁表面的激光合金层的厚度为0.5mm-0.8mm。
4.根据权利要求3所述的激光强化内套式熔杯,其特征在于,所述完全布满内壁表面的激光合金层为很多条激光合金带搭接而成。
5.根据权利要求4所述激光强化内套式熔杯,其特征在于,所述搭接的激光合金带宽度为3mm-6mm。
6.根据权利要求5所述的激光强化内套式熔杯,其特征在于,所述激光合金带的搭接率为合金带宽度的15-50%。
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