專利名稱：一種內(nèi)燃機(jī)鋁活塞的擠壓鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)鋁活塞的擠壓鑄造方法，屬鑄造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)外內(nèi)燃機(jī)鋁活塞一般是采用金屬模重力鑄造，因?yàn)榛钊鲾嗝娴暮穸认嗖畲?，形狀?fù)雜，所以在鑄造中，只得采用大的澆冒口系統(tǒng)，使鋁熔液平穩(wěn)充型，順序凝固、補(bǔ)充鑄件收縮。因此澆冒口系統(tǒng)是保證鑄件質(zhì)量的重要條件，但重力鑄造活塞有兩大缺陷:一是鑄件與澆冒口系統(tǒng)重量比平均達(dá)1:1一 1:2，其鋁熔液的出品率只有33% — 50%，即在鑄造中要熔煉多于鑄件重量一倍以上的鋁金屬，因此要消耗耗大量的能源，物力、人力和鋁材燒損，造成鑄件成本高，對(duì)環(huán)境污染大；二是由于重力鑄造的鑄件組織疏松、強(qiáng)度不高，產(chǎn)品合格率低。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)鋁活塞鑄造方法的上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)燃機(jī)鋁活塞的擠壓鑄造方法，用以減少能耗，降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品的質(zhì)量和合格率。為解決其技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明人利用液態(tài)模鍛原理，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究和努力，進(jìn)行過(guò)多次工藝實(shí)驗(yàn)，終于總結(jié)出內(nèi)燃機(jī)鋁合塞的擠壓鑄造方法，從而完成了本發(fā)明。所述內(nèi)燃機(jī)鋁活塞的擠壓鑄造方法，包括如下步驟:
(1)設(shè)計(jì)并制作出一套擠壓模具:該模具由動(dòng)模體、靜模體、上型芯、下型芯、活塞型腔、壓射室和壓射頭組成；其中模具有兩個(gè)特點(diǎn):一是活塞型腔的澆口的形狀采用與活塞外形相似的弧形澆口，該澆口的長(zhǎng)度L為所鑄活塞直徑的二分之一，該澆口的高度h為所鑄活塞頭部高度的二分之一 ；二是利用改變壓射室直徑的方法，達(dá)到最合適活塞型腔內(nèi)鋁熔液凝固時(shí)所需1100MPa—1300MPa的最好壓應(yīng)力；
(2)安裝擠壓模具進(jìn)行澆注擠壓:把制出的擠壓模具安裝于臥式冷式壓鑄機(jī)上，在加壓中用壓機(jī)的操作程序進(jìn)行運(yùn)行程序檢查，使運(yùn)行過(guò)程無(wú)誤，并用壓機(jī)增壓結(jié)構(gòu)微調(diào)，使壓機(jī)達(dá)到達(dá)到最合適活塞型腔內(nèi)鋁熔液最佳凝固壓應(yīng)力為110010^—130010^，將鋁熔液澆入壓射室通過(guò)壓射頭進(jìn)行擠壓；
(3)脫模成型:擠壓后冷卻成型，然后脫模、檢測(cè)合格即為成品。與現(xiàn)有重力鑄造法相比，本發(fā)明的特點(diǎn)和進(jìn)步表現(xiàn)如下:
1、由于本發(fā)明模具的型腔澆口形狀、大小及其在活塞型腔的位置特點(diǎn)，加上利用改變壓射室直徑的方法，達(dá)到最合適活塞型腔內(nèi)鋁熔液凝固時(shí)所需1100MPa—1300MPa的最好壓應(yīng)力，因此它對(duì)輸入型腔壓力的阻力小，使型腔各斷面所受擠壓力一致，使活塞結(jié)晶組織緊密均勻，擠出的活塞質(zhì)量好，具有液態(tài)模鍛的全部品質(zhì)特性，如其常溫強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度比重力鑄造活塞分別提高17%和24%以上；
2、本方法的能源消耗少、工藝成本低；由于本方法的模具擠壓時(shí)無(wú)冒口，澆口只有一點(diǎn)余料，其重量只有鑄件的10%以下，鋁熔液的出品率超過(guò)91%，因此擠壓一噸活塞鑄件，只需熔煉鋁合金1100kg，而以往的重力鑄造法，按中國(guó)電子科技出版社出版的“活塞、活塞環(huán)設(shè)計(jì)加工新技術(shù)與產(chǎn)品缺陷控制及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)匯編實(shí)用手冊(cè)”介紹，重力鑄造鋁合金其鋁熔液的工藝出品率只有30—50%，且產(chǎn)品組織疏松，存在縮孔，廢品率高。重力鑄造一噸活塞鑄件需熔煉2.2噸至2.5噸鋁合金，本方法比重力鑄造法，每噸鑄件少熔煉鋁合金1.2噸。又據(jù)當(dāng)前各活塞制造行業(yè)統(tǒng)計(jì)顯示，熔煉一噸鋁合金需費(fèi)用3000多元，包括鋁材損耗，能源消耗，中間合金，人員工資等費(fèi)用。本方法與重力鑄造法比較，本方法每鑄造I噸鑄件要減少3000X1.2 (噸)=3600元，減去擠壓鑄造中所需壓機(jī)折舊、電力消耗、模具費(fèi)用等，每噸擠壓費(fèi)用為443元，則共節(jié)省費(fèi)用3600-443=3157元，比重力鑄造降低費(fèi)用45%以上；
3、熱量和廢氣排放量少，對(duì)環(huán)境污染的影響小。據(jù)資料顯示:每公斤鋁合金熔煉和保溫澆注，平均要消耗1500大卡熱量，本方法比重力鑄造法要少消耗1500X1200=1800000大卡的熱量，相當(dāng)于2093度電能,或176kg柴油的熱量,或206kg天然氣熱量,這些熱量以及鑄造過(guò)程中二氧化碳等廢氣，都是直接散、排到大氣中的，可見(jiàn)本方法比重力法更有利于節(jié)能減排，更有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境；
4、因本擠壓鑄造方法，一?？设T造兩個(gè)鋁活塞，因此單機(jī)生產(chǎn)效率比重力鑄造方法要提高一倍。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明:
圖1是本發(fā)明的 模具結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2是圖1中的A— A剖視圖。圖中:1、上型芯；2、壓射室；3、活塞型腔；4、下型芯；5、分型面；6、弧形澆口 ；7、動(dòng)模體；8、靜模體；9、壓射頭。
具體實(shí)施例方式內(nèi)燃機(jī)鋁活塞的鑄造方法，它包括如下步驟:
(1)設(shè)計(jì)制作出如圖1、圖2的模具，該模具采用H13或3Cr2W8V合金鋼材，由動(dòng)模體7、靜模體8、上型芯1、下型芯4、活塞型腔3、壓射室2和壓射頭9組成；其中活塞型腔的澆口的形狀采用與活塞外形相似的弧形澆口 6，該澆口的長(zhǎng)度L為所鑄活塞直徑的二分之一，該澆口的高度h為所鑄活塞頭部高度的二分之一；利用改變壓射室直徑的方法，達(dá)到最合適活塞型腔內(nèi)鋁熔液凝固時(shí)所需1100MPa—1300MPa的最好壓應(yīng)力；
(2)安裝擠壓模具:把制出的擠壓模具按圖2所示安裝于臥式冷式壓鑄機(jī)上，即將靜模體8安裝于壓機(jī)的靜型板，將動(dòng)模體7安裝于壓機(jī)的動(dòng)型板，然后檢查和調(diào)整動(dòng)、靜兩模體分型面5的密合性，使模體與壓機(jī)連接牢固可靠；
(3)澆注擠壓:在加壓中用壓機(jī)的操作程序進(jìn)行運(yùn)行程序檢查，使運(yùn)行過(guò)程無(wú)誤，并用壓機(jī)增壓結(jié)構(gòu)微調(diào)，使壓機(jī)達(dá)到達(dá)到最合適活塞型腔內(nèi)鋁熔液最佳凝固壓應(yīng)力IlOOMPa—1300MPa，將鋁熔液澆入壓射室2通過(guò)壓射頭9進(jìn)行擠壓；
(4)脫模成型:每模保壓25-30秒鐘后，脫模，以達(dá)到冷卻完好，又不會(huì)使鑄件冷卻過(guò)度而炸裂，冷卻成型，然后脫模、檢測(cè)合格即為成品。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)鋁活塞的擠壓鑄造方法，其特征是:它包括如下步驟: (1)設(shè)計(jì)并制作出一套擠壓模具:該模具由動(dòng)模體、靜模體、上型芯、下型芯、活塞型腔、壓射室和壓射頭組成；其中模具有兩個(gè)特點(diǎn):一是活塞型腔的澆口的形狀采用與活塞外形相似的弧形澆口，該澆口的長(zhǎng)度L為所鑄活塞直徑的二分之一，該澆口的高度h為所鑄活塞頭部高度的二分之一 ；二是利用改變壓射室直徑的方法，達(dá)到最合適活塞型腔內(nèi)鋁熔液凝固時(shí)所需1100MPa—1300MPa的最好壓應(yīng)力； (2)安裝擠壓模具進(jìn)行澆注擠壓:把制出的擠壓模具安裝于臥式冷式壓鑄機(jī)上，在加壓中用壓機(jī)的操作程序進(jìn)行運(yùn)行程序檢查，使運(yùn)行過(guò)程無(wú)誤，并用壓機(jī)增壓結(jié)構(gòu)微調(diào)，使壓機(jī)達(dá)到達(dá)到最合適活塞型腔內(nèi)鋁熔液最佳凝固壓應(yīng)力為110010^—130010^，將鋁熔液澆入壓射室通過(guò)壓射頭進(jìn)行擠壓； (3)脫模成型:擠壓后自然冷卻成型，然后脫模、檢測(cè)合格即為成品。
全文摘要
一種內(nèi)燃機(jī)鋁活塞的擠壓鑄造方法，包括如下步驟(1)設(shè)計(jì)并制作出一套擠壓模具(2)安裝擠壓模具；(3)澆注擠壓(4)脫模成型。1、由于本發(fā)明模具的型腔澆口為弧形、加上利用改變壓射室直徑的方法，因此它對(duì)輸入型腔壓力的阻力小，使型腔各斷面所受擠壓力一致，活塞結(jié)晶組織緊密均勻，擠出的活塞質(zhì)量好，具有液態(tài)模鍛的全部品質(zhì)特性，如其常溫強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度比重力鑄造活塞分別提高17%和24%以上；2、本方法的能源消耗少、工藝成本低；每鑄造1噸鑄件比重力鑄造可節(jié)省費(fèi)用45%以上；3、熱量和廢氣排放量少，對(duì)環(huán)境污染的影響小，有利于節(jié)能減排和保護(hù)生態(tài)環(huán)境；4、因一?？沙鰞蓚€(gè)鋁活塞，生產(chǎn)效率比重鑄造提高一倍。
文檔編號(hào)B22D17/00GK103212690SQ201310174710
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月14日
發(fā)明者劉閣輝, 劉毅 申請(qǐng)人:濱州東海龍活塞有限公司