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提高压铸冲头使用寿命的试验研究(下)  

体,含硼量为8. 3%,熔点为1389 0C,硬度约为HV1400-2000

 

4. 2   渗硼前后工件尺寸变化的规律

 

45号中碳钢冲头渗硼前后尺寸变化的规律如表1所示,由表可知:1)冲头前部的尺寸,渗硼以后,其尺寸变化较大;2)冲头后部的尺寸,渗硼以后,其尺寸变化较小;3)冲头渗硼前后尺寸变化的幅度一般为0.022毫米左右。

 

判断45号中碳钢经磨削加工后,渗硼前的外径,要根据原球墨铸铁冲头与压室配合间隙的要求。在室m下,压室内径取Φ40+0. 027, 冲头外径为(D 40龙器,相互之间的间隙为0. 077^0. 107毫米,两者皆受到高温金属作用后,前者直径缩小,后者外径膨胀,其热状态下的间隙大小,无法检测,只能通过理论计算求得。

 

          1试样渗硼前后尺寸变化规律

 

    注:

        前—代表冲头与液体金属接触的端面一侧

        中—代表冲头轴线长度方向的中间段一侧

        后—代表冲头连接螺纹的端面一侧

 

根据实际使用情况表明,压室材料按原来的3Cr2W8V钢,其热处理工艺不变及尺寸变化规律也恒定。但是冲头材料及热处理工艺,由于由球铁改为45号中碳钢以后,其热膨胀量皆起了变化。要使45号钢冲头在受热膨胀以后的外径恰好与球铁冲头受热膨胀后的外径相等,则必须满足以下的条件。即当冲头的工作温度如处在180℃,两种材料的热膨胀系数分别为:

 

          a 451232 ×10-60C

                            (在202000C

          a球铁=1185× 10-60C

          由膨胀公式可知:

          d=d。〔1at-t。)]

    式中:d—最后的直径,m

          do—实物的直径,mm

          a—热膨胀系数

          t—工作温度,℃

          to室温,℃

 

    为了达到原生产所要求的配合间隙,则必须使:

 

通过以上计算,说明渗硼后的冲头外径应为Φ40-0.053-0.083。根据实际渗硼后所得到的数据中可知,经渗硼后的冲头,其外径膨胀了0.022毫米左右,,所以冲头在加工时经过最后一道磨削加工后,其外径应控制在。Φ40-0.075-0.105Φ39.895~39.925毫米范围内,即可满足实际生产的需要。

 

4. 3  渗硼层表面耐蚀性

 

渗硼能提高45中碳钢的耐腐蚀性能,在硫酸、盐酸、柠檬酸及醋酸的稀释水溶液中分别提高50, 60, 154倍;在KOHNaOH的水溶液中分别提高43.6倍,在NaCl水溶液中提高0.9倍。

 

对于渗硼表面与熔融的纯铝、铝硅合金及锌合金等相互作用的结果可参见表2

2   45钢渗硼表面与熔融合金的相互作用

 

从以上试验数据中可知,由于渗硼层表面具有较好的耐腐蚀性和与合金所产生的亲和力小,这对冲头寿命的提高,是有所助益的。因此,渗硼表面只要在700 0C以下的条件下工作,就已可为量大面广的锌合金和铝合金的压铸生产创造必要的条件。如果冲头采用水冷,其工况条件有所改善,对于寿命的提高更加有所裨益。

 

44   渗硼试样与氮化试样相对磨耗试验结果

 

磨耗试验中取氮化后及渗硼后的圆盘试样,分别代表压室及冲头的实际情况,经成对装机后,在受载50公斤下对磨,每次以测量精度为110000的精密天平称其失重量,以检验其磨耗程度。经223889次转动后称重,氮化试样总失重量为0.6782,而渗硼试样为13414克,即渗硼试样的磨损比氮化试样高出一倍,解决了压室经使用后是否会先期磨损的顾虑,为渗硼冲头的推广应用,打下良好的基础。

 

                  参考文献

    1 BOPOHIgHH .ll.l'.BopHPOBaHHe npomnlbnuJieHHbiXCraJIcHH HyryHOB. MHHCx 1981

    2. Fichti W Materials Engineering. 19812.6

    3(DegopqeHko 1I. M. CospemeHHbie (DpHkIIHOHHble MaTepHanbl.1975

    4.何孝渝、王玲、郑水玉固体渗硼论文集1980

    5.洪斑德等,化学热处理,1981

                  原载《特种铸造及有色合金》1989(3)

 

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