谈谈铍铜压冲头的应用

gucongxuny

长期以来国内压铸机压冲头传统地采用球墨铸铁制作。然而由于球铁的导热性及韧性指标相对较低难以适应压头高速、高温的工况条件使用寿命极低一般使用1000～1500模次后就已失效。另外由于球铁材料的变形阻尼较高操作不当时往往会出现咬缸、卡缸等现象对压室的使用寿命产生不良影响。更换压冲头和咬缸、卡缸是影响压铸机生产效率的主要因素之一。铍铜是铜合金中强度、硬度较高的合金材料。该材料具有高的弹性、良好的导热性和耐磨性。在传统的铍青铜合金基础上通过调整化学成分及采用适当的热处理工艺试制了适合工况条件的铸造铍铜压冲头并进行了生产应用因为不管是传统能源还是可再生能源领域，在各种能源技术中铜都是必不可少的。同时，全球的[url=http:///www.heddacu.com]易车磷青铜C5440[/url]消费不仅仅因为电力需求的增长，现在风生水起的新能源技术特别需要的就是铜。[align=center]

                               
登录/注册后可看大图

[/align]



铍铜合金试验条件和方法



1、试验用原材料为:B-C中间合金(B为38～41)电解铜和电解镍。



2、铍铜合金成分()为:07～10B2～3N余为C。



3、采用石墨坩埚炉熔炼其熔炼工艺为:坩埚预热至暗红色加电解铜、电解镍、覆盖剂→升温熔化至1250℃左右→加铍铜中间合金→搅拌→出炉。



4、B-C中间合金加入须充分烘干、预热加入后覆盖剂应覆盖完好。用金属型浇注直径30～直径50的圆棒







铍铜试验内容和结果分析



试验分析了三种不同成分铍铜的组织和硬度结果见表1和图1可见当铍铜中加入N及N量提高后硬度增加组织中化合物量增加由于铍铜合金中加入N素后N与B可以形成NB化合物。由C-NB伪二相图可知NB化合物在C中的溶解度随温度的下降而减小因而冷却过程中在组织中会产生NB化合物的析出并且随着N素含量的增加析出的NB化合物数量增加从而提高合金强化效果使合金硬度提高







试验用热处理参数为:固溶化温度为860℃、900℃;时效温度为320℃、340℃、360℃。试验结果如图2可见在选定的两种固溶化温度条件下合适的时效温度为340℃左右此时可获得较高的硬度指标。另外固溶化温度为900℃时处理后硬度值相对高些。这是由于900℃固溶化处理的比860℃固溶化处理的组织中的析出物数量明显多尤其是NB量差异更为显著所致。NB化合物在C中的溶解度在1030℃时达到最大溶解度约33左右;而B在C中的溶解度在853℃左右达到最大溶解度。所以温度提高有利于NB溶解度的增加。因此时效过程中NB析出物量必然增多。从而使合金达到充分的沉淀强化合金的硬度值可以达到较高的水平可达到105HRB左右。



铍铜压冲头生产应用及磨损分析



试验时将所研制的铍铜合金压冲头与传统的球铁冲头及从美国进口的冲头进行了应用对比结果如表2。可看出普通球铁冲头的使用寿命仅为1200模只所试制的铍铜合金冲头的使用寿命与美国进口的冲头基本相同对磨损失效后的冲头分析发现冲头的磨损形式是多种多样的很难用某一种摩擦学观点进行阐述。冲头的磨损既有粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损也存在“冲刷”磨损等形式。其中以磨粒磨损和“冲刷”磨损所引起的冲头表面出现“沟槽”现象为冲头磨损的主要表现形式。图3为压冲头表面“沟槽”形态。表面“沟槽”的形成是由于硬质凸体或磨粒嵌入到较软的基体内所造成的。当冲头在压室内往复运动时嵌入的硬质凸体或硬质磨粒将冲头表面剪切擦伤从而形成“沟槽”。另一方面随着磨损的加剧冲头与压室间的间隙增大压过程中增压阶段处于高压状态的金属液在局部瞬间“冲刷”冲头表面从而形成冲刷“沟槽”严重时可以导致冲头咬合卡死。











图4为冲头表面“沟槽”的表面形态。可以发现在“沟槽”表面嵌入许多的硬质粒子这些粒子是磨损中产生的磨粒被挤压到冲头表面的。经X荧光光谱分析冲头表面含有5的铝及约01的铬这表明在冲头表面有金属的渗入。可以理解为A2O3和C2O3等硬质颗粒的存在






采用铍铜材料制作冲头与球铁材料相比较可以减小冲头表面的磨损。铍铜的导热性非常优越其导热系数约为球铁材料的6～7倍。合适的硬度及高的导热性能可使铍铜压冲头在工作中具有较理想的抗高压金属液“冲刷”冲头表面的能力。当冲头与液态金属接触时因铍铜合金高的导热性可将热量迅速向后传递经冷却水快速传热故在接触区域可形成激冷区使与冲头相接触的金属液在压增压之激冷形成凝固结壳层。结壳层的出现有助于防止增压过程中液态金属渗入冲头与压室的间隙内而产生“冲刷”作用从而避免产生磨损和咬合卡死。