冲头是压铸过程的耗品,直接影响压铸件的品质和成本.随着我国压铸工艺技术的不断进步,对冲头的认知程度相应提高.
1冲头与套筒理想间隙冲头与套筒是相互依存的系统.一般讨论时常常假设冲头始终保持一定的圆整度和直线度在套筒中滑动.生产中其实不然.冲头与套筒间有一定的配合和间隙,过大过小都不好.理论计算和实践表明,理想的间隙约为0.1.压射时,当间隙超过0.1时,铝合金液就可能进入间隙,并出现烟火和窜漏,直接导致过量磨损和冲头寿命的减少;如果间隙远小于0.1,则带来与设定的冲压速度相冲突和不协调的危险.控制临界间隙必须从加工制造抓起,验收不能马虎.物理的热稳定性是基础.因此要保持理想的间隙,冲头须要冷却.从设计上考虑,冲头的使用寿命主要取决于温度控制.没有温度控制,将导致冲头的滑动间隙处于变数.直径越大问题越多.目前较有效的温度控制方法是用热电偶控温和回路反馈控制.具有好的冷却系统的冲头寿命就长.如设计时考虑通过冲头杆把充足的冷却水泵至端部,同时允许回水无附加压力自由流出,并根据冲头的直径计算出实际稳定的水流量,使之在冲头表面形成紊流而不是层流,就可以最大限度带走热量,保持理想间隙的稳定.
2冲头材质从材质考虑,国外冲头大多选用H13钢或铍青铜.国内,选用铸钢或铸铁作冲头材料也很成功,且成本低.压机的周期,冲头的热导率,强度,壁厚,涂覆润滑油的方式,冲头直径,是否易更换等都是冲头材质选择和设计的参数,但最重要的还是成本.许多冲头用铍青铜,是因为其热导率较理想,平均值是钢材的4—5倍.但铍青铜的热膨胀系数也较大,比H13钢高50%.由于套筒与冲头的膨胀率不平衡,将导致相互问的摩擦,空气的进入并产生后座力,尤其是大直径冲头,问题更突出.此外,13钢比铍青铜具有较高的强度和抗磨性.因此,大多小直径冲头用铍青铜并在其表面加耐磨环.此环与套筒完全接触,有助于减少摩擦,导出热量.耐磨环设计得好可减少更换时间,提高冲头寿命,降低成本.一般冲压4000—7000次更换耐磨环而不需更换铍青铜冲头.对较大直径冲头仍使用H13钢,在开模和压射前对端部强制喷水冷却,以帮助散热和缩短周期.近来,也有在钢质冲头本体表面加一层的,这样可以充分发挥的导热能力,使冲头在套筒中滑动时直径稳定,从而降低成本,有利于保持冲头与套筒间清洁的摩擦表面.大多铜质冲头是铸造的.如果希望一个50的冲头压8000—12000次,较小直径的压50000次或更多,就需要用锻造件,它可以更耐热疲劳.
3冲头润滑冲头润滑是延长冲头寿命的重要环节.例如,对H13钢冲头的良好润滑将显着提高寿命至约12000次,并降低成本.不过,前提是选准选好和合理使用润滑剂.目前普遍使用的润滑剂有以矿物油为基含石墨与不含石墨的冲头油,以合成物为基的水溶性润滑剂,还有蜡质颗粒状润滑剂.这些品种各有千秋,难分仲伯,而石墨是最有效的润滑添加剂.润滑油中还必须含有多种添加剂,它们的作用包括调整粘度及表面张力,改善极压性能,稳定油膜,提高油膜牢度和耐高温性能,防腐防锈蚀等.因此,不能把对润滑剂的选用简单化,表面化,要权衡性能价格比.对于正常生产过程中冲压系统出现的问题和损坏,要检查润滑剂的选用,使用量及涂覆工艺是否得当,但也不可简单地全部归结于润滑方面的问题,因为正如以上所述,影响冲头寿命的因素是多元且交织在一起的.
总之,对冲头的设计和影响其使用寿命因素的分析可以多种多样,但没有万能的材料和设计,也没有万能的润滑措施.重要的是把它放到整个压射系统中去考虑.要同时兼顾套筒的配合,套筒的润滑,动作周期,重要部位的金属温度等问题.充分认识冲头材质,热控制及润滑的重要性,这对减少废品,降低工具成本,缩短停工时间具有重要意义.
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发表于 2008-5-2 08:33:08
