專利名稱：一種復合壓鑄沖頭的制作方法
技術領域：
本實用新型屬沖壓鑄造中壓鑄機的配用部件，特別是一種復合壓鑄沖頭。
背景技術：
壓鑄沖頭是沖壓鑄造中壓鑄機的配用易耗部件，工作中要與700°C以上的融熔態鋁水接觸，經受反復的冷熱循環使用，這種工況要求其材料必須具有良好的高溫強度、高耐磨性、高導熱性、高耐熱疲勞強度和良好的堅韌性及抗高溫氧化性。傳統的鑄鐵材料壓鑄沖頭耐磨性、抗高溫氧化性、耐熱疲勞強度均相當差，導致使用壽命低于2000 次，而且還容易拉傷由昂貴材料構成的壓鑄機壓室，造成實際使用中每班都需要更換，不但加大了操作人員的勞動強度，而且綜合成本居高不下。克服傳統的鑄鐵材料壓鑄沖頭不足，第二代壓鑄沖頭如圖3所示的文獻 1ZL032339704公開的雙金屬壓鑄沖頭，由普通的鑄鐵沖頭芯02和3—5mm鈹青銅的工作層 01組成，采用鑄造工藝將鑄鐵和鈹青銅鑄為一體，或如該文獻說明書具體實施方式
中所述的鑲套在一起。其在實際使用中存在如下不足1、如該文獻說明書附圖中提示的，3-5mm鈹青銅的工作層01僅僅存在于鑄鐵沖頭芯02的外周，沖頭芯頂端的圓形面上并沒有鈹青銅的工作層，影響其實際使用效果。2、鑄鐵沖頭芯02的外周3-5mm鈹青銅的工作層的厚度太小，一方面給鑄為一體時的工藝造成難以克服的困難，導致產品合格率很低；另一方面，更主要的3-5mm鈹青銅的工作層太薄，使其實際使用壽命不長。3、采用鑄造工藝將鑄鐵和鈹青銅鑄為一體或鑲套在一起，因工作層的內腔與沖頭芯的外周之間是軸向平直地鑄為一體或鑲套在一起，其鑲套面上的聯結強度不足于承受實際使用工況中巨大的軸向沖擊力，往往出現工作層從沖頭芯上剝離脫落。為克服現有的第二代雙金屬壓鑄沖頭的不足，第三代現有的壓鑄沖頭采取整個沖頭，即沖頭芯與工作層全部為鈹青銅材料。其性能較好地滿足了壓鑄沖頭的工況要求，但其昂貴的使用成本讓用戶難以承受。由此可見，研究并設計一種具有鈹青銅壓鑄沖頭的良好材料性能和使用效果，又大幅度地降低了使用成本的復合壓鑄沖頭是必要的。實用新型內容本實用新型的目的是克服現有技術的不足，研究并設計一種具有鈹青銅壓鑄沖頭的良好材料性能和使用效果，又大幅度地降低了使用成本的復合壓鑄沖頭。本發明目的是這樣實現的一種復合壓鑄沖頭，包括圓柱狀沖頭，位于沖頭中心的軸向裝配孔，裝配孔內壁設計有與壓鑄機裝配連接用的螺紋，其特征是圓柱狀沖頭由鑄鐵材料構成的圓柱狀沖頭芯，和澆鑄包覆在沖頭芯外緣的鈹青銅合金材料構成的工作層復合而成；所述構成工作層的鈹青銅合金材料是Be-Cu-Co合金，將組分的重量百分比為鈹Be 0. 8-2. 5% ；鈷Co 2. 0-2. 5% ；其余加入銅Cu至100%的合金，定義為Be-Cu-Co合金。所述的澆鑄包覆在沖頭芯外緣的工作層的內腔與沖頭芯的外周之間不是軸向平直地鑄為一體或鑲套在一起，而是沖頭芯的外周軸向均勻分布有至少2個凸齒，凸齒之間設計成均勻分布的凹槽。所述的凸齒的高度b與凹槽的深度c相等。所述的凸齒的高度b與其弦長a之間的比例范圍為1 9-1 13。所述的凹槽的兩槽邊夾角α為75° -90°。所述的澆鑄包覆在沖頭芯外緣的鈹青銅合金材料構成的工作層，還包括澆鑄包覆在沖頭芯頂端的圓形面上的鈹青銅合金材料構成的工作層。所述的澆鑄包覆在沖頭芯外緣的工作層的厚度大于5毫米。本發明的技術方案經初步實施，與現有技術相比顯示了如下有益效果1、大幅度地降低了使用成本。與現有的整個沖頭全部為鈹青銅材料的壓鑄沖頭相比，減少了鈹青銅材料60 %，使用成本必然大幅度地降低。2、具有鈹青銅壓鑄沖頭相同的良好材料性能和使用效果。與文獻1公開的雙金屬壓鑄沖頭相比，由于工作層包覆包括沖頭芯頂端的圓形面上的整個工作面，且厚度大于 5毫米，又在工作層的內腔與沖頭芯的外周之間不是軸向平直地鑄為一體或鑲套在一起，而是增加軸向均勻分布的凸齒和凹槽，加大了聯結面積，從而增加了聯結強度，足以承受實際使用工況中巨大的軸向沖擊力，不會出現工作層從沖頭芯上剝離脫落的情況。其使用壽命達12000次以上。
圖1為符合本發明主題結構的示意圖；圖2為圖1中A——A剖面示意圖；圖3為文獻1公開的雙金屬壓鑄沖頭結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖將本發明的實施細節說明如下如圖1所示，一種復合壓鑄沖頭，包括圓柱狀沖頭1，位于沖頭中心的軸向裝配孔 2，裝配孔內壁設計有與壓鑄機裝配連接用的螺紋21，其特征是圓柱狀沖頭由鑄鐵材料構成的圓柱狀沖頭芯11，和澆鑄包覆在沖頭芯外緣的鈹青銅合金材料構成的工作層12復合而成；所述構成工作層的鈹青銅合金材料是Be-Cu-Co合金材料，其組分的重量百分比為鈹Be 0. 8-2. 5% ；鈷 Co 2. 0-2. 5% ；其余加入銅 Cu 至 100%。如圖2所示，所述的澆鑄包覆在沖頭芯11外緣的工作層12的內腔與沖頭芯的外周之間不是軸向平直地鑄為一體或鑲套在一起，而是沖頭芯的外周軸向均勻分布有至少2 個凸齒13，凸齒之間設計成均勻分布的凹槽14。所述的凸齒13的高度b與凹槽14的深度 c相等。所述的凸齒13的高度b與其弦長a之間的比例范圍為1 9-1 13。所述的凹槽14的兩槽邊夾角α為75° -90°。如圖1所示，所述的澆鑄包覆在沖頭芯11外緣的鈹青銅合金材料構成的工作層 12，還包括澆鑄包覆在沖頭芯頂端的圓形面上的鈹青銅合金材料構成的工作層。所述的澆鑄包覆在沖頭芯11外緣的工作層12的厚度大于5毫米。實施例1述構成工作層的鈹青銅合金材料是Be-Cu-Co合金材料，其組分的重量百分比為鈹Be 0.8%;鈷Co 2.0% ；其余加入銅Cu至100%。工作層的厚度8毫米。沖頭芯的外周軸向均勻分布有至少4個凸齒和凹槽，其中凸齒的高度b與其弦長a之間的比例范圍為1 9;凹槽的兩槽邊夾角α為75°。實施例2述構成工作層的鈹青銅合金材料是Be-Cu-Co合金材料，其組分的重量百分比為鈹Be 1.8%;鈷Co 2. 3%;其余加入銅Cu至100%。工作層的厚度10毫米。沖頭芯的外周軸向均勻分布有至少4個凸齒和凹槽，其中凸齒的高度b與其弦長a之間的比例范圍為1 11;凹槽的兩槽邊夾角α為80°。實施例3述構成工作層的鈹青銅合金材料是Be-Cu-Co合金材料，其組分的重量百分比為鈹Be 2. 5%;鈷Co 2. 5%;其余加入銅Cu至100%。工作層的厚度12毫米。沖頭芯的外周軸向均勻分布有至少4個凸齒和凹槽，其中凸齒的高度b與其弦長a之間的比例范圍為1 13;凹槽的兩槽邊夾角α為90°。 實施方法1、按常規鑄鐵澆鑄工藝完成沖頭芯澆鑄，其中沖頭芯模具中設計有與上述實施例中相匹配的沖頭芯的外周軸向均勻分布的凸齒和凹槽個數、凸齒高度b與其弦長比、凹槽的兩槽邊夾角度數。2、在完成的沖頭芯上，按常規鈹青銅澆鑄工藝包覆澆鑄上述實施例中工作層的厚度、材料組分的鈹青銅工作層。
權利要求1.一種復合壓鑄沖頭，包括圓柱狀沖頭(1)，位于沖頭中心的軸向裝配孔0)，裝配孔內壁設計有與壓鑄機裝配連接用的螺紋(21)，其特征是圓柱狀沖頭由鑄鐵材料構成的圓柱狀沖頭芯(11)，和澆鑄包覆在沖頭芯外緣的鈹青銅合金材料構成的工作層(12)復合而成； 所述構成工作層的鈹青銅合金材料是Be-Cu-Co合金。
2.根據權利要求1所述的一種復合壓鑄沖頭，其特征是所述的澆鑄包覆在沖頭芯(11) 外緣的工作層(1 的內腔與沖頭芯的外周之間不是軸向平直地鑄為一體或鑲套在一起， 而是沖頭芯的外周軸向均勻分布有至少2個凸齒(1 ，凸齒之間設計成均勻分布的凹槽 (14)。
3.根據權利要求1或2所述的一種復合壓鑄沖頭，其特征是所述的凸齒(1 的高度b 與凹槽(14)的深度c相等。
4.根據權利要求1或2所述的一種復合壓鑄沖頭，其特征是所述的凸齒(1 的高度b 與其弦長a之間的比例范圍為1 9-1 13。
5.根據權利要求1或2所述的一種復合壓鑄沖頭，其特征是所述的凹槽(14)的兩槽邊夾角α為75° -90°。
6.根據權利要求1或2所述的一種復合壓鑄沖頭，其特征是所述的澆鑄包覆在沖頭芯 (11)外緣的鈹青銅合金材料構成的工作層(12)，還包括澆鑄包覆在沖頭芯頂端的圓形面上的鈹青銅合金材料構成的工作層。
7.根據權利要求1所述的一種復合壓鑄沖頭，其特征是所述的澆鑄包覆在沖頭芯(11) 外緣的工作層(12)的厚度大于5毫米。
專利摘要一種復合壓鑄沖頭。屬沖壓鑄造中壓鑄機的配用部件。包括沖頭，沖頭中心的軸向裝配孔，孔內壁連接用螺紋，其特征是由鑄鐵材料構成的圓柱狀沖頭芯和澆鑄包覆在沖頭芯外緣的鈹青銅合金材料構成的工作層復合而成；所述構成工作層的鈹青銅合金材料是Be-Cu-Co合金材料，其組分的重量百分比為鈹Be 0.8-2.5％；鈷Co 2.0-2.5％；其余加入銅Cu至100％。所述的澆鑄包覆在沖頭芯外緣的工作層的內腔與沖頭芯的外周之間不是軸向平直地鑄為一體或鑲套在一起，而是沖頭芯的外周軸向均勻分布有至少2個凸齒，凸齒之間設計成均勻分布的凹槽。與現有技術相比具有鈹青銅壓鑄沖頭同樣的良好材料性能和使用效果，使用壽命達12000次以上；而減少了鈹青銅材料60％，使用成本大幅度地降低。
文檔編號B22D18/02GK202239574SQ20112031683
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月29日 優先權日2011年8月29日
發明者劉國清, 張鐸, 虞建平, 魯遠勇 申請人:鎮江匯通金屬成型有限公司