摘要：本文针对铸造三车间铍青铜压射冲头在压期长、劳动强度大、修复时间久等问题，采取改杆的改进，使改进后的压射冲头的高温强度、硬压射冲头提高了10倍左右。
关键词：压铸机，铍青铜压射冲头，H13耐磨钢
原来铸造三车间缸体压铸使用的压射冲头材质为铍青铜，硬度为20-28HRC，这种材料虽然有一定的耐磨性，但是在实际生产过程中，由于连续不断的高温的作用，致使其耐磨性、抗疲劳性以及强度下降，损坏加快，更换频率加大。虽然国内90%的压铸件厂在订购压射冲头时，要求制造厂家在熔炼时加入一些特殊的元素，以提高压射冲头的强度、耐磨性，但效果不理想。该冲头在铸造三车间缸体压射过程中阻力大，易出现冲头卡死现象，基本上每天一个冲头，情况严重时每班一个。对换下后的铍青铜冲头反复进行焊补再利用后（最多3次），内部组织出现裂纹，且封水端面裂穿，冷却水与铝合金溶液直接发生接触，导致产品报废，影响正常生产进度，严重时发生炸裂。
1铍青铜冲头使用情况
1)制造成本高：由于铍青铜冲头（见图一）为瑞士原装进口备件，价格估计1.5万元/个，非常昂贵。
2)采购周期长：公司对进口备件的采购周期定在半年左右，采购时间长，应对突发情况的能力弱。
3)劳动强度大：换下铍青铜冲头采用氩弧焊焊接技术，对磨损表面进行完全堆焊处理，一个冲头要完全堆焊完成，需要连续焊补10小时，加之氩弧焊属于有毒有害工种，员工不适合每天大于8小时的焊补。
4)修复时间久：焊补后的铍青铜冲头经过3小时风冷后从鱼嘴运往四工厂设保处刃磨站进行车床加工，需用时2小时，加工完成拉回鱼嘴1小时。整个冲头修复运送总共要花费约6小时。
2铍青铜冲头失效原因分析
在所有失效冲头中随意抽取10件作为观察对象，对失效的铍青铜冲头头进行观察和分析，发现每件冲头都有很深的拉伤痕迹，深达0.5-1mm，这种拉痕的出现可能有以下几个方面的因素：
(1)由于材质硬度低，耐磨性差，不抗磨。
(2)铍青铜冲头与压室有效接触面积过大。
⑶铍青铜冲头与压射杆为一体结构，对压射阻力没有缓冲作用。
3改进实施方案
根据压射冲头的失效原因，考虑原厂公司的铍青铜冲头与压室有效接触面积为180mm2，比原铸二车间使用的铍青铜冲头长50mm，增加了冲头在压室中运动的摩擦面，产生阻力作用力大，现考虑设计一种成本低、寿命高的专用钢冲头，减少有效接触面积，降低压射时产生的阻力。同时由于设备压射总行程不变，在把冲头缩短50mm（即冲头长度改为130mm）情况下，由于压射杆长度不变，只有通过在专用冲头和压射杆之间增加一个有效连接长度为50mm的连接搭子来达到目的。具体实施方案如下：
3.1更换材质
选择H13耐磨钢制作与压室接触有效面积长130mm的钢冲头（见图二）。
压射冲头Cr对钢具有很大的强化作用，可提高强度、硬度和耐磨性，同时可提高钢的耐热性从而使其热稳定性提高。Mo可提高钢的强度和硬度，提高钢的耐热性和高温强度。Si可提高钢的强度和硬度，提高钢的耐热性。V可细化晶粒提高韧性，在较高含量时，可形成VC碳化物，提高钢的热强性。H13的热稳定性、膨胀系数都接近于球铁，其耐磨性又远高于球铁。材质确定后，对H13冲头进行室温硬度和耐磨性的试验，结果为：用H13制造的压射冲头的最佳室温硬度在一定的范围，超出这个范围压射冲头的使用寿命将会急速降低。
3.2选择合理的制造加工工艺
压射冲头既要求有高的热强性又要求有高的冷热疲劳抗力，而目前所使用的钢，不可能既具有高的热强性，又具有高的冷热疲劳抗力，但是可以通过合理的热处理工艺，使其达到使用要求。根据压射冲头的工作条件和要求，通过对不同热处理工艺的筛选，寻找出了一种较好的压射冲头制作工艺。压射冲头制作的工艺流程为：锻造一消除应力回火一粗加工一淬火一精加工。
3.3改进压射杆
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将目前现有的压射杆内外进行加工，切掉原有的外丝后钻孔加工内丝（改进后的压射杆见图三）。
3.4制作连接搭子
制作钢冲头与压射杆之间有效连接长度为50mm的连接搭子（见图四），保证压射总行程
不变，通过冲头与连接搭子、连接搭子与压射杆之间的间隙起到缓冲压射阻力的作用。
4结论及实施效果
经过材质和工艺的改进后，压射冲头的寿命比原来使用的铍青铜压射冲头的使用寿命提高了10倍以上，降低了工人的劳动强度，生产成本大幅度下降，预计2010年可为工厂节创经济价值如下：
1)改进前情况：1个新原厂铍青铜冲头用到报废，总共可以重复焊补3次计算，每次焊补花费材料4kg，焊丝材料价格60元/kg，加工工时16h，工时费50元/小时，每月焊补30次即7.5个冲头，2个压铸单元＝60次即15个/月。
2)改进后情况：专用钢冲头为一次性使用，1个压铸单元更换3个/月，2个压铸单元＝6个/月，连接搭子0.5个/月，压射杆改制＝0.5根/月。
3)成本价值一(1.5万元/个×15个/月＋30次×4kg×60元/kg＋16h×60次×50元/h)×12月/年－0.23万元/个×6个/月×12月/年＋（600元/个＋0.1万元/根）×0.5个（根）/月×12月/年≈257.98万元
4)成本价值二：因更换冲头所花费的人员工时1.5h/次，每月60次，因卡死冲头导致产品报废的共计100件，每件废品价格120元。（1.5h/次×12元/h×60次＋100件×120元/件）×12月/年≈15.696万元
5)能源价值：按照每月更换冲头耗时90h，每小时耗电100度，消耗天然气10m3，电价0.7元/度，天然气价格1.5元/m3计算，则更换冲头设备消耗的能源费用约为：电：90h×100度/h×0.7元/度×12月/年≈7.56万元
天然气：90h×10m3×1.5元/m3×12月/年≈1.62万元
6)合计可以节创经济价值
257.98万元＋15.696万元＋7.56万元＋1.62万元≈282.86万元
