一种铸铁基耐磨压射头的制作方法

本发明涉及激光熔覆制造领域，具体为一种铸铁基耐磨压射头。

背景技术：

压射头是冷室压铸的关键部件，同时也是压铸过程最重要的消耗性部件，其工作寿命是影响压铸效率的重要指标之一。压射头的工作环境为高温、磨粒磨损、变载荷、变热载荷等。制造压射头的材料一般为高温性能稳定的铸铁，其特点是耐高温、耐摩擦、与料筒作为配合摩擦副的配合性良好，且成本低廉。一般铸铁压射头寿命为2000~4000模次，基本上是一班至两班一换，且每次更换压射头的同时伴随着3次的产品报废，其较低的工作寿命严重影响整个压铸效率的提高。

为提高压射头寿命，人们一般在提高压射头表面耐磨性方面进行改进。一类改进方式是改进铸铁材料如使用合金球墨铸铁，可以提高寿命10~50%，但这类改进效果有限；或采用更高等级的耐磨耐高温材料如镍基合金，但这种错位使用高等级材料的方法不符合经济原则。另一类的改进方法是在压射头表面被覆一层耐磨材料。有一种铍铜压射头，是在铸铁基体的表面再铸造一层铍铜而成，其工作寿命不低于200小时或10000模次，但是铍的氧化物和粉尘对人体有害。有一种在钢制压射头的表面激光熔覆合金的方法，是利用激光熔覆技术将一种耐高温、耐磨镍基合金熔覆在45#钢制成的压射头的表面而形成一层合金熔覆层,可使压射头的使用寿命达到35000模次，但是，类似45#钢这样的结构钢高温性能远不及铸铁，不是高温环境下工作的压射头的制造材料的最优选择，甚至不是较优选择。

本发明采用的解决上述技术问题的技术方案，是在铸铁基体压射头表面，熔覆一层能够大幅度提高耐磨性同时又不损害料筒寿命的铁基合金耐磨层，熔覆方式采用激光熔覆。本发明的技术方案是一种技术组合最优方案，既获得了超耐磨合金表层而大幅度提高压射头耐磨性，又保留了压射头必须具备的而铸铁本身具备的耐高温性能。采用本发明技术方案制成的铸铁基压射头，寿命达到4~10万模次，而其性能价格比均优于其他种类压射头。

技术实现要素：

本发明的目的，是在普通低成本铸铁压射头表面熔覆一层耐磨合金涂层，大幅度提高铸铁压射头寿命且不额外损害料筒寿命，同时大幅度提高其性能价格比。

本发明所解决的技术问题，是提供一种铸铁基耐磨压射头及其制造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:

一种铸铁基耐磨压射头及其制造方法，包括如下步骤:

(1)铸铁压射头加工成形，唯其外圆柱面2备料车削至公称直径-2mm;

(2)使用高功率半导体激光或光纤激光设备熔覆耐磨合金材料于外圆柱面2至公称直径+1mm而形成激光熔覆耐磨合金层3；

(3)磨削加工外圆柱面至公称直径d。

附图说明

图1为激光熔覆压射头示意图

图中：1.压射头基体，2.外圆柱面，3.激光熔覆耐磨合金层

具体实施方式

一种铸铁基耐磨压射头的产品及其制造方法，包括如下步骤:

(1)铸铁压射头加工成形，唯其外圆柱面2备料车削至公称直径-2mm;

(2)使用高功率半导体激光或光纤激光设备熔覆耐磨合金粉末材料于外圆柱面2至公称直径+1mm而形成激光熔覆耐磨合金层3；

(3)磨削加工外圆柱面至公称直径d。

实施例1

一种灰铁压射头，公称直径d=100，其与料筒摩擦的外圆柱表面激光熔覆fe基镍铬钴耐磨合金层，制造方法包括如下步骤：

(1)铸铁压射头加工成形，唯其外圆柱面2备料车削至φ98+0.1+0.0；

(2)使用高功率半导体激光设备熔覆fe基镍铬钴耐磨合金粉末材料于外圆柱面2至φ101，形成激光熔覆耐磨合金层3；

(3)磨削加工外圆柱面至φ100-0.10-0.05。

其中激光熔覆工艺如下：

激光器类型：半导体激光器

熔覆功率：3000w

熔覆速度：300mm/min

光斑尺寸：3×5mm²

熔覆搭接率：40%

熔覆材料：fe基镍铬钴耐磨合金粉末

所用合金粉末化学成分百分比（质量分数，%）如下：

c:0.1~0.2,ni:4~6,cr:15~18,co:5~7,b:1.3~1.5,si:0.8~1.2,v:2.0~2.5,fe:余量。

实施例2

一种球墨铸铁压射头，公称直径d=60，其与料筒摩擦的外圆柱表面激光熔覆fe基镍铬钼耐磨合金层，制造方法包括如下步骤：

(1)铸铁压射头加工成形，唯其外圆柱面2备料车削至58+0.9+0.8.；

(2)使用高功率半导体激光设备熔覆fe基镍铬钼耐磨合金粉末材料于外圆柱面2至φ61，形成激光熔覆耐磨合金层3；

(3)磨削加工外圆柱面至φ60-0.10-0.05。

其中激光熔覆工艺如下：

激光器类型：半导体激光器

熔覆功率：3000w

熔覆速度：300mm/min

光斑尺寸：2×10mm²

熔覆搭接率：25%

熔覆材料：fe基镍铬钼耐磨合金粉末

所用合金粉末化学成分百分比（质量分数，%）如下：

c:0.1~0.2,ni:12~16,cr:15~18,mo:2.5~3.0,b:1.3~1.5,si:0.8~1.2,fe:余量。

技术特征：

技术总结
一种铸铁基耐磨压射头，在铸铁基体压射头表面，熔覆一层能够大幅度提高耐磨性同时又不损害料筒寿命的铁基合金耐磨层，熔覆方式采用激光熔覆。本发明既获得了超耐磨合金表层而大幅度提高压射头耐磨性，又保留了压射头必须具备的而铸铁本身具备的耐高温性能。采用本发明技术方案制成的铸铁基压射头，寿命达到4~10万模次。本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:一种铸铁基耐磨压射头及其制造方法，包括如下步骤:(1)铸铁压射头加工成形，唯其外圆柱面2备料车削至公称直径‑2 mm;(2)使用高功率半导体激光或光纤激光设备熔覆耐磨合金材料于外圆柱面2至公称直径+1 mm而形成激光熔覆耐磨合金层3；(3)磨削加工外圆柱面至公称直径d。

技术研发人员：李建业;张卓凡
受保护的技术使用者：李建业;张卓凡
技术研发日：2017.11.01
技术公布日：2019.05.14