CN2128251Y - 一种经激光表面处理的压铸冲头 - Google Patents

Abstract

一种经激光表面处理的压铸冲头，它的特点是在 原压铸机的球墨铸铁压铸冲头上，沿冲头圆周方向分 布有局部圆环状间隔的激光扫描硬化带。硬化带距 冲头端面1-5mm，避免了冲头在往复运动中对压室 的冲击磨损，压铸冲头表面软硬相间的区域，有利于 储存润滑剂，且硬化带磨损慢，起支撑作用。

Description

本实用新型属于一种压铸冲头，特别是一种经激光表面处理球墨铸铁压铸冲头，适用于压铸机。

经检索，国内外压铸机用的压铸冲头主要采用改变冲头材料及进行热处理等方法，来增加压铸冲头的耐磨性，提高压铸冲头的使用寿命。但效果并不明显。

本实用新型的目的是提供一种球墨铸铁激光表面处理的冲头，以增加压铸冲头的耐磨性，提高压铸冲头使用寿命。

本实用新型的目的是这样实现的：经激光表面处理（改性）的压铸冲头是在原压铸机使用的球墨铸铁冲头上沿冲头圆周方向进行局部圆环状间隔的激光扫描硬化处理。硬化带间距为15－30mm，靠近冲头端面的硬化带距端面距离为1－5mm，硬化带宽2.5－3.5mm，硬化带深度为0.2－0.4mm。本实用新型的球墨铸铁激光表面处理压铸冲头及处理方法是：选择表面光洁、致密、无铸造缺陷、过渡配合尺寸公差的球墨铸铁压铸冲头，在其表面上先涂敷10－30μm的胶体石墨进行黑化处理或经磷化处理后的冲头放在自行设计制造的回转装置上，沿冲头圆周方向进行局部圆环状间隔的激光扫描硬化处理。硬化带区熔化后，经过熔化－冷却的过程，金属表面组织由（铁素体＋珠光体＋石墨）转变为莱氏体组织和马氏体组织。激光发生器选用国产2KWJL6－AG型，大功率横流CO2激光器，输出功率0－2kw，扫描速度4－60mm／s，光斑直径φ3－4mm，自行设计的回转装置由调压器、导线、变速电机、夹头、顶锥、尾架组成，表面熔化的热力学条件：当激光束辐照试样表面，激光辐照的能量在金属表面沉积转化为热能，被金属表面吸收。表面局部达到熔化状态的热力学条件为：

Q_吸＞Q_散＋L＋MC（T_熔－T₀）

式中Q_吸：金属受激光辐照表面所吸收的热能；Q_散：试样散失掉和未熔化部分吸收的热能；L：熔化部分总的熔化潜热；Q_吸、Q_散、L单位为焦耳；M：被熔化金属的质量，单位为kg；C：金属的比热，单位为J／kg℃；T_熔：金属材料的熔点，单位℃；To：室温，单位℃。试样表面能量的变化满足这个条件时，试件表面受辐照的局部就开始熔化，硬化带熔区熔化后，经过熔化一冷却的过程，金属组织由（铁素体＋珠光体＋石墨）转变为莱氏体组织和马氏体组织的一种激光表面处理方法，达到表面改性的目的。表面处理后的球墨铸铁熔化区由三部分组成：由莱氏体组成的熔化区、由粗大针状马氏体＋A残＋G（球）组成的过渡区、由细针状马氏体组成的淬火区，激光处理工艺参数对熔化层深度的影响如图1、图2，激光表面熔化处理时，参数设计的理论依据是：把表面的熔化层深作为输出特性，这个目标值会因表面涂敷厚度的变化而变化，即它的质量特性应为动态特性，运用田口玄一动态特性参数设计法，动态特性的参数设计包括：1、影响因素分类和确定：（1）可控因素水平表（见图3）；（2）标示因素；（3）信号因素；（4）误差因素。2、试验设计与数据：内表设计、外表设计、信噪比计算、内表统计分析、方差分析、最佳工艺条件确定，信噪比计算公式：

η＝10log［（1／rsh²）（sβ－Ve）／Ve］（1－1）

S_T＝ $\underset{\mathrm{i\; =\; 1}}{\overset{\gamma }{\mathrm{\Σ}}}\underset{\mathrm{j\; =\; 1}}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{Y}_{\mathrm{i\; j}}\mathrm{-\; CT}$ （1－2）

γsh²＝γe＝ $\underset{\mathrm{j\; =\; 1}}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}$ （M1－ M）²（1－3）

Sβ＝1／r（λ²s）（ω₁y₁＋ω₂y₂＋……＋ω_Ky_K）²（1－4）

Ve＝（1／kγ－2）（ST－Sβ）        （1－5）

式中：γ——在一个水平下重复的试验次数

γe——在一个水平下的有效重复数

k——信号因素M的水平数

s——正交多项式表值

Sβ——回归波动平方和

Ve——σ²的估计值

S_T——总波动平方和

h——水平间隔

经激光表面熔化处理的压铸冲头，其使用寿命可提高五十倍左右，压室在与经激光表面熔化处理的压铸冲头的对磨中，其磨损增加幅度不大，从生产效率、生产成本等方面综合考虑，经济效益显著，压铸冲头采用局部环状间隔方式的激光表面处理，对实际生产具有指导意义，激光熔化带与冲头端面相距1－5mm，避免了硬化带在往复运动中，对压室的冲击磨损，从而使压室磨损减少，而压铸冲头表面软硬相间区域的形成，与减磨材料软基硬相的基本理论相符，在对磨中未经激光处理的部分磨损后，有利于储存润滑剂改善润滑，而经激光处理的硬化带磨损慢起支撑作用，这样既起到耐磨作用，又减少了对磨件压室的磨损，尤其经激光表面处理的压铸冲头是在原球墨铸铁冲头的基础上，由于用原球墨铸铁压铸件冲头不需要任何加工尺寸改变，这就为激光表面处理的广泛推广应用提供了先决条件。

图1是熔化层深——输出功率曲线；

图2是熔化层深——扫描速度关系曲线；

图3是可控因素水平；

图4是压铸冲头激光处理硬化带分布图；

图5是压铸冲头进行表面处理的回转装置。

下面结合图1－5给出本实用新型的冲头。原压铸机使用的球墨铸铁冲头，选择其表面光洁、致密、无铸造缺陷、尺寸公差选用过渡配合的冲头，沿冲头圆周方向分布有局部圆环状间隔的激光扫描处理的硬化带D，硬化带间距为20mm，靠近端面的硬化带距端面2mm，硬化带宽度为3mm，深度为0.333mm，硬化带表面组织为莱氏体。

结合图1－5给出本实用新型的处理方法。选择化学成份为C、Si、Mn、P、S、Re、Mg，按重量分配比为：C：35％，Si：1.14％，Mn：0.41％，P：0.02％，S：0.02％，Re：0.069％，Mg：0.051％，加工完毕的球墨铸铁表面光洁、致密、无铸造缺陷，过渡配合尺寸公差的原压铸机上的压铸冲头，将其装夹在自行设计的回转装置上，沿冲头圆周方向进行局部圆环状间隔的激光扫描处理，硬化带区熔化后经过熔化一冷却的过程，硬化带表面组织变为莱氏体组织。

图5是本处理方法所采用的回转装置，调压器1、导线2、变速电机3、夹头4、顶锥5、激光束6、压铸冲头7、尾架8。处理过程中采用国产2KWJL－6AG型大功率模流CO2激光器，可控因素水平选用图3表中的水平1。标示因素视室内温度不变，信号因素取0.02mm，误差因素取k＝30mm。

Claims (3)

1、一种经激光表面处理的压铸冲头，是用于压铸机的压铸冲头，其特征是沿冲头圆周方向分布着局部环状间隔的激光扫描处理硬化带。

2、根据权利要求1所述的经激光表面处理的压铸冲头，其特征是硬化带的间距为15－30mm，硬化带的宽度为2.5－3.5mm，深度为0.2－0.4mm。

3、根据权利要求1所述的经激光表面处理的压铸冲头，其特征是硬化带与端部距离为1－5mm。

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