编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第PAGE45页共NUMPAGES45页第PAGE\*MERGEFORMAT45页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT45页HYPERLINK""提高压铸冲头使用寿命的试验研究摘要：从冲头磨损的机理分析入手．采用45号中碳钢．经渗硼处理，提高表面硬度和韧性，可使其使用寿命在原来的基础上提高6-10倍。压铸冲头所处的工况条件十分恶劣，使用寿命很低。少数工厂采用耐热合金钢冲头，其使用寿命也只有十余个班次。而采用球墨铸铁作为冲头材料其使用寿命则更低。由此因停机而造成的经济损失，仅以一个中等生产规模的压铸单位为例，每年就达数万元，其中尚未计入如材料、工时及电力消耗等损失。本课题所研究的主要目的，从改变原有的冲头材料着手，放弃那些性能不够稳定且又难以及时供应的球墨铸铁，改用来源丰富、质量有保证、价格合理、规格统一的45号中碳钢材料，通过表面强化处理，提高表面硬度和韧性，使其寿命在原来的基础上提高6-10倍，从而取得了良好的经济效益和社会效益。1冲头磨损的机理分析当两种材料的表面相对滑动时，由于材料表面原子之间存在着吸力，在其接触表面会出现粘着现象。当两个表面紧靠且又沿着法向分离或沿切向移动时，原子吸力倾向于将一个表面材料拉向另一个表面，而形成磨屑，其磨损量的大小，可用J.F.Archard公式加以表达：磨损量（磨损体积V)与载荷L及距离X成正比，而与磨损表面硬度P成反比，即：V=KLX／3P（1）式中：K为磨擦系数。K与润滑条件、相配的摩擦金属有关。此外，磨损体积与构成磨擦付材料的不同硬度之间，存在着平方反比关系。如令Vs和Ps分别代表磨擦付中较软材料的磨损体积和表面硬度；Vh和Ph代表较硬材料的磨损体积和表面硬度，则其间的关系，可按下式表达。(VS／Vh)2=(Ph／PS)2(2)从摩擦系数K及公式(2)中得知：为了减少粘着磨损，在选用材料时应注意：1)要求减少磨损的表面应选用硬的材料；2)应选用表面之间相互作用小或不相容的配对材料作摩擦付。因此，我们研究工作的重点放在：为了减少粘着磨损，可以通过提高硬度和改变配对材料的种类并使用润滑剂来解决。2试验条件2．1选择试验用的工件材料的依据工件（冲头）采用了45号中碳钢，此种钢种属于调质钢，最适宜作渗硼处理。其渗硼后的组织表面，可以获得锯齿状的硼化物，与基体结合牢固，耐磨性好，而且还可以通过渗硼后的淬火、回火来提高基体强度。45号中碳钢的淬火温度都在840^860℃范围，与现有的渗硼温度接近，使渗后的工件可以直接淬火，减少加热次数、节约能源、降低成本。2．2试验用的渗剂材料本试验采用固体粉末渗剂，取其操作简单方便，不需添置专用设备，渗后容易与工件分离，便于在生产中推广应用等诸方面的优点。粉末渗剂的主要组成物中计有：碳化硼(B4C），为提供硼原子的主要来源，以氟硼酸钾(KBF4）作为活化剂，可加速催渗过程，以碳化硅(SiC)作为载体（填充剂）。固体粉末渗硼原理属于气态催化反应的气相渗硼。氟硼酸钾是活性很高的成分，在5300C就可分解，到800OC即全部分解，其所分解出来的气态和固态硼化物，都是促进渗硼的重要物质，是提高渗剂活性和参与渗硼化学反应最重要的气体。在渗硼温度下由KBF4热分解所形成的气态BF3的反应式如下：KBF4>5300CKF+BF3↑BF3在渗硼温度下与B4C中因氧化而形成的B203发生强烈的还原反应而生成低价的次氧化硼（B202)而促进渗硼过程，即：2B203+2BF3=3B202+3F2↑此处的B202是一种极不稳定的氧化物，会按下式分解，形成稳定的B2C3同时释放出活性硼原子：3B203=2B203+2[B]氟硼酸钾热分解生成的BF3可与B4C直接产生下列反应，析出硼原子和低价的BF2:2BF3+B4C=3BF2↑+3[B]+C氟硼酸钾还与B,C在氧的参与下，直接进行下述化学反应而析出硼原子：2KBF4+B4C+02=K20+4BF2↑+2「B〕+CO↑以上两式的反应产物中均有BF2生成，而BF2又因不稳定而分解，析出硼原子。由此可以确定，以B4C为供硼剂的渗剂活性好、渗速快，这也是我们选用渗剂的理论基础。2.3试验的工艺参数一般视零件的具体要求来加以选择。凡是要求变形小而渗硼层较薄者可在临界点(ACl)以下进行，反之可再提高渗硼温度。本试验中选取的处理温度为9000C，保温时间取4小时。2．4工件试样标准本工件试样选用最常用的J1113型压铸机上的Φ40-0.05-0.08冲头作为标准，见图1。2．5磨耗试样标准本磨耗试样采用国家统一标准。3试验用的设备规格试验用的加热设备系采用上海实验电炉厂生产的系列产品SX-2-10-1300箱式电炉