浮动端面密封环压射套的应用

浮动端面密封环压射套的应用

摘　要：叙述浮动端面密封环压力铸造的三种压射套结构、材料和表面处理工艺及其应用范围。
关键词：压力铸造　压射套　浮封环

浮动端面密封是一种用量大、用途广(全国年需用量近百万件)的机械密封，这种密封是由两个金属浮动端面密封环(简称浮封环)和两个“O”型橡胶密封圈安装在中心轴上而构成的。

由于这类密封的用途广，用量大且要求使用寿命长，因此，对浮封环不论在质量方面还是产量方面都有较高的要求。经过长期的研究摸索认为，采用压力铸造生产浮封环的毛坯比较经济合理。

由于浮封环是用高合金白口铸铁成型的。因此，对它的压铸，属于黑色金属的技术领域。压铸浮封环时，是将融熔的金属液(1 300 ℃左右)，以高压、高速压入模型型腔中，然后在压力下凝固结晶。因此，压铸浮封环的组织致密，生产率高，比较耐磨，但是有压力和速度的高温金属液对模具的损害较大，而且首当其冲的是压铸系统中的压射套(见图1)，它是工作条件最为苛刻的零件之一，所以它的损坏最快。本文研究压射套的制造技术，目的是提高它的使用性能，降低压铸浮封环的成本，使这种工艺更为经济合理。

1.型腔 2.压射套 3.浇注孔 4.活塞
图1　压铸浮封环示意图

1　压射套的研制

图1是压铸浮封环的示意图，当金属液借助于浇注勺浇入压射套的浇注孔时，活塞处于压射套的最右端的位置，浇完金属液后，活塞开始向左移动，并且把金属液压入浮封环的模型型腔之中。使之在压力下凝固结晶，待冷却一定时间后，即可开摸取件。

由于金属液不断地从浇口勺中倒入压射套，高温、重力不断冲蚀压射套中的浇注孔相对的部位(该处面积约有3 cm2)，使之很快就形成空洞，并发展成通孔，使金属在压射套中产生泄漏，残留在空洞中的金属液，冷却凝固后，增加了压射套内孔表面粗糙度，给活塞在其中的移动产生很大的阻力。一个新的压射套使用数十小时后就不能再用。这种现象不仅增加了压射套的消耗，提高了压铸浮封环的成本，而且增加了更换压射套的时间，影响压铸生产效率。

由上述可知，压射套是压铸系统中的关键零件之一。国内外的专家为了解决这一技术难题，做了许多研究，采取了相应的措施。

1.1　组合压射套

图2是组合压射套的示意图，图中的压射套内衬分成三段来制造，左端和右端用45#钢制成，并且经过热处理；中段用陶瓷材料制作，然后将它们组合成一个压射套，由于中段是用陶瓷材料制成的，因此，在浇注金属液时，在其浇口孔的相对部位，可以承受从浇注孔中注入的高温金属液的冲击，因而使用寿命长，对降低压铸件的成本十分有利；同时，这种结构即使是压射套的任何一段在使用过程中受到损坏，更换起来也很方便。

图2　组合压射套
1.中内衬 2.左内衬 3.型腔 4.右内衬 5.活塞 6.压射套

这种压射套，常用于压力不高的情况下，一般为5～10 MPa。

1.2　喷涂压射套

所谓喷涂压射套，是将一些耐高温材料，例如：二氧化硅和粘结剂，喷涂到压射套的内孔表面，当压射套中的内孔充满液体金属并且被活塞推入压铸模型型腔时，压射套的内孔表面的金属与融熔的液体金属被一层耐火SiO2隔开，从而保护压射套的内孔金属表面不受金属液的侵蚀，提高了它的使用寿命。

这种压射套适用于压射熔点较高，例如熔点在1 500 ℃的钢质铸件的压铸。

1.3　离子氮化压射套

为了提高压铸浮封环压射套的使用寿命，我们曾经将压射套的内孔表面进行了渗金属铝处理，以提高其抗高温的冲击能力，然而渗铝的压射套，使用寿命虽有提高，但仍不能满足压铸浮封环的要求。

图3中的压射套内衬，是由3Cr2W8V材料制成的，且经过离子氮化处理，在氮化之后，又进行了热处理，因此，硬度有所提高，但表面呈现非常好的抗磨性和柔性，对于抵抗高温金属液的冲击，十分有利。

图3　离子氮化压射套
1.型腔 2.内衬 3.活塞 4.压射套

离子氮化后的压射套，在1 300 ℃左右，压铸浮封环的过程中，可以工作2 000 h以上，基本上满足压铸工艺的要求。

2　结　论

(1) 压射套是黑色金属压铸系统中的一个重要零件，它能否正常工作，是关系到黑色金属压铸能否顺利进行的关键技术之一。一般来说，在低压力下的压铸，宜采用组合压射套；而高熔点金属的压铸，则应当选用喷涂压射套技术。
(2) 浮封环是由白口铸铁制成的，熔点为1 300 ℃左右，采用离子氮化压射套，可以满足生产需要。