打字冲头的主要失效形式

 　　钢板打字机器的打字模具即打字头，主要功能是在轧制完成的热轧中厚钢板上打上板材的字母编号，打字头的形状。一套钢板打字模具共26个冲头（即英文26个字母），每个冲头的头部都带有锐刃的字母，字母是冲头的主要工作部分。工作时，用冲击力打击冲头的尾部，使字母刃部冲入钢板，所以冲头尾部受到不断的冲击，因此要求模具头部具有高硬度、高耐磨性和抗剥落性，尾部要求强度高、耐冲击。冲头工作中，尾部常因打击而崩裂，字头部也常发生剥落或崩刃，因此，打字冲头成了钢板打字机的易损件。

　　打字冲头字母刃部为凸起部分，属于阳文，而带有字母的整个头部平面为阴文，所以冲头刃部的加工十分困难，造价较高。为提高打字冲头的寿命，对冲头的材料和热处理工艺进行了改进。

　　1打字冲头的主要失效形式打字冲头在使用中的主要失效形式为尾部崩裂，如所示。从断口照片上明显可以看到有从尾部端面向下放射的人字纹花样，裂纹源在冲头尾部被打击的平面处，人字纹的末端是剪切唇，因此宏观断口属于脆性断口。也有的打字冲头在工作过程中，字母刃口崩裂而失效。对已失效的26个打字冲头，抽样进行化学成分分析，知道其材料为T10A钢，加工制造工艺为：下料锻造球化退火机械加工终热处理电加工。终热处理工艺为780淬火，180回火。

　　检查26个已失效的打字冲头的硬度为59 63HRC，其平均硬度为62 1HRC.T10A钢打字冲头虽经淬火()低温回火后硬度高、耐磨性较好，但由于T10A钢是过共析钢，有二次渗碳体存在，虽锻后经球化退火，渗碳体呈球状，但是由于渗碳体较脆，所以T10A钢冲头的整体韧性不高，打字冲头工作中其尾部受到打击重，所以尾部易出现脆性断裂。刃口由于都是隆起的字母线条，工作时快速冲入钢板，所以也容易崩裂。失效的26个打字冲头有20个是尾部崩裂， 6个是字母刃口崩裂。

　　2改进措施2 1改用45钢做打字冲头高碳工具钢T10A做打字冲头，虽淬火后硬度高，球状渗碳体的存在增加了耐磨性，但是其韧性较低。

　　45钢为中碳调质钢，属于亚共析钢，在机械制造中应用广泛，由于其含碳量为0 45 ，所以其强度比较高，如屈服强度可达355MPa，抗拉强度可达600M Pa。45钢由于是亚共析钢，没有二次渗碳体存在，所以其韧性很高，淬火加600回火的冲击韧度a K值可达180J/ cm 2左右。所以选用45钢做打字冲头，整体调质处理后具有高的强韧性，可防止尾部因打击而出现的脆性断裂。

　　2 2字母部位采用太阳能加热淬火打字冲头带有字母的头部是13mm 13mm的正方形，字母凸出高度为2mm，以45钢制造的打字冲头经调质处理，整体硬度只有25HRC左右，由于其头部硬度低，耐磨性差，不能使用，为此打字冲头在调质处理后，对带字母的头部采取太阳能加热淬火，以提高其硬度和耐磨性。

　　（1）太阳能热处理炉的加热特点笔者自行研制的新型太阳能热处理炉的突出特点是采用整体曲面，局部平面的聚焦方式，实现了可利用太阳能对金属大面积均温加热，不仅加热温度可达到高合金钢奥氏体化的温度，而且焦点面积可根据热处理零件尺寸的需要而增加。由于在焦平面内各点太阳能的比功率（ J/ cm 2）是均匀的，所以可实现对钢的大面积均温加热。由于45钢打字冲头被加热的面积只有13mm 13mm，所以利用焦点面积为50mm 100mm的太阳能热处理炉对其加热淬火完全合适。太阳能对钢件的加热速度快，由于加热速度快，形成的奥氏体晶粒可以达到超细化，淬火后可以获得超细的马氏体组织。同时由于太阳能加热速度快，碳来不及充分扩散，淬火后板条状马氏体数量增加。因此利用太阳能对45钢淬火，可进一步提高45钢的强韧性。

　　（2）淬火过程和结果淬火时，将打字冲头用卡具卡好，放在太阳能热处理炉的焦平面处，调整好太阳能热处理炉接收器的位置，使打字冲头头部迎着太阳光线。打字冲头即被太阳能加热，从加热到45钢打字冲头达到奥氏体化温度为1m in，因为打字冲头头部的淬硬层需要一定的深度，所以又保温5m in，即取下打字冲头水冷淬火。对26个打字冲头太阳能淬火后测得平均硬度为62 3HRC，通过对打字冲头头部平面三点硬度试验可知，硬度差< 3HRC，可见硬度均匀，即实现了均温加热，达到了预期的效果。为消除其淬火应力，淬火后进行了180 1h的回火。

　　（3）使用效果对经太阳能局部加热淬火的26个45钢打字冲头在打字机器上装机现场使用。使用证明，没有一个冲头发生尾部脆断现象。可见改用45钢代替T10A钢，又经调质处理显著提高了打字冲头整体的韧性。使用证明打字冲头的字母刃部工作中也没有发生剥落和崩刃现象。说明太阳能热处理由于加热速度快，细化了奥氏体晶粒，并获得了较多的板条状马氏体，使其刃部强韧性大大提高。

　　3结语26个45钢打字冲头经太阳能加热淬火后，全部是正常磨损失效，使用寿命提高了6倍。采用太阳能淬火不仅提高了钢板打字机器打字冲头的强韧性、耐磨性和使用寿命，降低了成本，提高了经济效益，同时由于太阳能是绿色能源，对于节约能源、环境保护也具有十分重要的意义。
来源：中国模具网

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