摘　要：敘述浮動端面密封環壓力鑄造的三種壓射套結構、材料和表面處理工藝及其應用范圍。
關鍵詞：壓力鑄造　壓射套　浮封環

浮動端面密封是一種用量大、用途廣(全國年需用量近百萬件)的機械密封，這種密封是由兩個金屬浮動端面密封環(簡稱浮封環)和兩個“O”型橡膠密封圈安裝在中心軸上而構成的。

由于這類密封的用途廣，用量大且要求使用壽命長，因此，對浮封環不論在質量方面還是產量方面都有較高的要求。經過長期的研究摸索認為，采用壓力鑄造生產浮封環的毛坯比較經濟合理。

由于浮封環是用高合金白口鑄鐵成型的。因此，對它的壓鑄，屬于黑色金屬的技術領域。壓鑄浮封環時，是將融熔的金屬液(1 300 ℃左右)，以高壓、高速壓入模型型腔中，然后在壓力下凝固結晶。因此，壓鑄浮封環的組織致密，生產率高，比較耐磨，但是有壓力和速度的高溫金屬液對模具的損害較大，而且首當其沖的是壓鑄系統中的壓射套(見圖1)，它是工作條件最為苛刻的零件之一，所以它的損壞最快。本文研究壓射套的制造技術，目的是提高它的使用性能，降低壓鑄浮封環的成本，使這種工藝更為經濟合理。

1.型腔 2.壓射套 3.澆注孔 4.活塞
圖1　壓鑄浮封環示意圖

1　壓射套的研制

圖1是壓鑄浮封環的示意圖，當金屬液借助于澆注勺澆入壓射套的澆注孔時，活塞處于壓射套的最右端的位置，澆完金屬液后，活塞開始向左移動，并且把金屬液壓入浮封環的模型型腔之中。使之在壓力下凝固結晶，待冷卻一定時間后，即可開摸取件。

由于金屬液不斷地從澆口勺中倒入壓射套，高溫、重力不斷沖蝕壓射套中的澆注孔相對的部位(該處面積約有3 cm2)，使之很快就形成空洞，并發展成通孔，使金屬在壓射套中產生泄漏，殘留在空洞中的金屬液，冷卻凝固后，增加了壓射套內孔表面粗糙度，給活塞在其中的移動產生很大的阻力。一個新的壓射套使用數十小時后就不能再用。這種現象不僅增加了壓射套的消耗，提高了壓鑄浮封環的成本，而且增加了更換壓射套的時間，影響壓鑄生產效率。

由上述可知，壓射套是壓鑄系統中的關鍵零件之一。國內外的專家為了解決這一技術難題，做了許多研究，采取了相應的措施。

1.1　組合壓射套

圖2是組合壓射套的示意圖，圖中的壓射套內襯分成三段來制造，左端和右端用45#鋼制成，并且經過熱處理；中段用陶瓷材料制作，然后將它們組合成一個壓射套，由于中段是用陶瓷材料制成的，因此，在澆注金屬液時，在其澆口孔的相對部位，可以承受從澆注孔中注入的高溫金屬液的沖擊，因而使用壽命長，對降低壓鑄件的成本十分有利；同時，這種結構即使是壓射套的任何一段在使用過程中受到損壞，更換起來也很方便。

圖2　組合壓射套
1.中內襯 2.左內襯 3.型腔 4.右內襯 5.活塞 6.壓射套

這種壓射套，常用于壓力不高的情況下，一般為5～10 MPa。

1.2　噴涂壓射套

所謂噴涂壓射套，是將一些耐高溫材料，例如：二氧化硅和粘結劑，噴涂到壓射套的內孔表面，當壓射套中的內孔充滿液體金屬并且被活塞推入壓鑄模型型腔時，壓射套的內孔表面的金屬與融熔的液體金屬被一層耐火SiO2隔開，從而保護壓射套的內孔金屬表面不受金屬液的侵蝕，提高了它的使用壽命。

這種壓射套適用于壓射熔點較高，例如熔點在1 500 ℃的鋼質鑄件的壓鑄。

1.3　離子氮化壓射套

為了提高壓鑄浮封環壓射套的使用壽命，我們曾經將壓射套的內孔表面進行了滲金屬鋁處理，以提高其抗高溫的沖擊能力，然而滲鋁的壓射套，使用壽命雖有提高，但仍不能滿足壓鑄浮封環的要求。

圖3中的壓射套內襯，是由3Cr2W8V材料制成的，且經過離子氮化處理，在氮化之后，又進行了熱處理，因此，硬度有所提高，但表面呈現非常好的抗磨性和柔性，對于抵抗高溫金屬液的沖擊，十分有利。

圖3　離子氮化壓射套
1.型腔 2.內襯 3.活塞 4.壓射套

離子氮化后的壓射套，在1 300 ℃左右，壓鑄浮封環的過程中，可以工作2 000 h以上，基本上滿足壓鑄工藝的要求。

2　結　論

(1) 壓射套是黑色金屬壓鑄系統中的一個重要零件，它能否正常工作，是關系到黑色金屬壓鑄能否順利進行的關鍵技術之一。一般來說，在低壓力下的壓鑄，宜采用組合壓射套；而高熔點金屬的壓鑄，則應當選用噴涂壓射套技術。
(2) 浮封環是由白口鑄鐵制成的，熔點為1 300 ℃左右，采用離子氮化壓射套，可以滿足生產需要。