活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件的制造方法
【專利摘要】一種活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件的制造方法，其特征在于包括如下步驟：①銅管灌鹽；②壓制變形；③彎制成形；④焊接成形；⑤灌入熔鹽；⑥烘干；⑦烘干后，將坯件去除表面氧化皮，獲得預(yù)制件成品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：克服了常規(guī)可溶鹽芯的強度和表面質(zhì)量不能滿足擠壓鑄造工藝壓強的缺點，采用本發(fā)明制造的高強度活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件完全能夠擠壓鑄造100MPa-150MPa的壓強，擠壓鑄造形成的活塞內(nèi)冷油腔表面光滑。
【專利說明】活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件的制備方法。屬于材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]絕大部分大功率高速柴油機采用整體鑄造鋁活塞，為了提高活塞的使用性能，兼顧活塞的強度、重量、耐磨、承載、高溫性能和成本，通常在活塞的第一環(huán)槽部位鑲鑄高鎳鑄鐵鑲?cè)?，在頂部厚大部位普通采用可溶鹽芯技術(shù)制造冷卻油腔對活塞進行冷卻。目前，國內(nèi)外大功率發(fā)動機活塞仍以傳統(tǒng)的重力鑄造工藝為主，活塞頂部的內(nèi)冷油腔一般采用可溶鹽芯成形。
[0003]擠壓鑄造成型法是將處于液態(tài)或半固態(tài)的熔體在壓力作用下充滿鑄型、凝固和結(jié)晶的鑄造工藝方法。其特點是在零件成型和凝固過程中，鑄型加壓部分或沖頭處于可移動狀態(tài)，使零件在壓力下結(jié)晶并產(chǎn)生一定的變形，獲得細小致密的組織和較高的力學(xué)性能。
[0004]纖維增強鋁基復(fù)合材料活塞采用擠壓鑄造工藝制造，組織致密，材料性能接近鍛造水平?；钊谝画h(huán)槽采用鋁基復(fù)合材料替代高鎳鑄鐵，活塞總體重量減輕，耐磨性與高鎳鑄鐵相當，與鋁合金基體結(jié)合強度提高五倍以上；成型工藝采用先進的擠壓鑄造工藝替代傳統(tǒng)重力鑄造工藝，活塞的高溫性能、耐熱疲勞性能和熱穩(wěn)定性指標均優(yōu)于金屬型重力鑄造活塞，活塞的使用可靠性得到了提高。
[0005]由于常規(guī)可溶鹽芯強度和表面質(zhì)量難以承受擠壓鑄造工藝壓力，用可溶鹽芯法擠壓鑄造活塞的冷卻油道不能滿足要求。勢必需要技術(shù)人員開發(fā)一種新型的預(yù)制件制造方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種高強度的活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件的制造方法。
[0007]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件的制造方法，其特征在于包括如下步驟:
[0008]①銅管灌鹽:將工業(yè)精鹽烘干，將烘干結(jié)塊的工業(yè)精鹽碾碎，灌入銅管中，緊實后將銅管兩頭敲扁；
[0009]②壓制變形:將已經(jīng)灌好鹽的銅管在擠壓模具中擠壓變形，壓強150MPa?200MPa，保壓15s?30s，卸壓后，獲得內(nèi)冷油腔截面形狀的銅管；
[0010]③彎制成形:將已灌鹽銅管裝在滾圓模具上，對銅管進行加熱，加熱溫度450°C?500°C，將銅管彎制成螺旋形狀；
[0011]④焊接成形:將彎制后的銅管切斷，兩端形成切口，清除銅管內(nèi)部的工業(yè)精鹽，采用氬弧焊焊接切口與支管，并在支管的端部氬弧焊接和澆口杯，將焊接后的內(nèi)腔通入壓縮空氣，壓強0.2MPa?0.5MPa，并浸入水中，持續(xù)Imin?_2min無氣泡出現(xiàn)；
[0012]⑤灌入熔鹽:將工業(yè)精鹽加入到中頻感應(yīng)加熱爐中加熱熔化,在820°C?880°C保溫待用，將焊好銅管放在爐口預(yù)熱，預(yù)熱后浸入熔鹽中，灌滿熔融的鹽液，平放冷卻到室溫;
[0013]⑥烘干:切除澆口杯，清除銅管表面的鹽渣，打磨銅管支管處的毛刺，形成內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件的坯件，烘干；
[0014]⑦烘干后，將坯件去除表面氧化皮，獲得預(yù)制件成品。
[0015]作為優(yōu)選，步驟①所述的銅管為純銅，或為銅銀合金，該銅銀合金中銅重量百分比≥99.9%。
[0016]作為優(yōu)選，步驟①所述的烘干溫度100°C~120°C，并保溫時間9h~10h。
[0017]作為優(yōu)選,步驟⑤所述的焊好銅管放在爐口預(yù)熱時間為4min~5min。
[0018]作為優(yōu)選，步驟⑥中所述的烘干條件如下:將坯件裝入烘箱中，烘箱溫度150°C~200°C，烘干時間8h~IOh0
[0019]銅管復(fù)合型芯的方法，即將銅管彎制成活塞內(nèi)冷油腔的形狀，并在銅管內(nèi)填充熔融的鹽液，提高其抗擠壓變形的壓力。將銅管預(yù)制件鑄入到活塞中成形內(nèi)冷油道，銅管內(nèi)填充的鹽用水溶解掉，銅管用化學(xué)腐蝕方法去除。該工藝制造工序簡單，制造成本低，抗擠壓變形能力強，銅管可回收再利用，完全能夠滿足大批量生產(chǎn)需要。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0021 ] 1、克服了常規(guī)可溶鹽芯的強度和表面質(zhì)量不能滿足擠壓鑄造工藝壓強的缺點，采用本發(fā)明制造的高強度活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件完全能夠擠壓鑄造100MPa-150MPa的壓強，擠壓鑄造形成的活塞內(nèi)冷油腔表面光滑。
[0022]2、本發(fā)明制造工序簡單，制造成本低，制造的活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件具有高強度的抗擠壓變形能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為實施例1的流程圖。
[0024]圖2為實施例1中活塞內(nèi)冷油腔預(yù)制件銅管壓制變形的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3為實施例1中活塞內(nèi)冷油腔預(yù)制件銅管彎制結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖4為實施例1中成型的活塞內(nèi)冷油腔預(yù)制件灌鹽前結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖5為實施例1中活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件成品結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0029]實施例1:結(jié)合圖1~圖5所示，本實施例中的活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件的制造方法制備過程如下:
[0030]①銅管灌鹽:將工業(yè)精鹽I烘干，烘干溫度100°C，保溫時間9h，將烘干結(jié)塊的工業(yè)精鹽I碾碎，灌入銅管2中，緊實后將銅管2兩頭敲扁；
[0031]②壓制變形:將已經(jīng)灌好鹽的銅管在擠壓模具3中擠壓變形，壓強150MPa，保壓15s，卸壓后，獲得冷油腔截面形狀的銅管2a ；
[0032]③彎制成形:將已灌鹽銅管2a裝在滾圓模具5上，對銅管2a進行加熱，加熱溫度450 0C，將銅管2a彎制成螺旋形狀4 ；[0033]④焊接成形:將彎制后的銅管2a切斷，清除銅管2a內(nèi)部的工業(yè)精鹽1，采用氬弧焊焊接切口、支管6和澆口杯7，將焊接后的內(nèi)腔通入壓縮空氣，壓強0.2MPa，并浸入水中，持續(xù)Imin無氣泡出現(xiàn)；
[0034]⑤灌入熔鹽:將工業(yè)精鹽I加入到中頻感應(yīng)加熱爐中加熱熔化，在820°C保溫待用。將焊好支管6和澆口杯7的銅管放在爐口預(yù)熱4min，浸入熔鹽中，灌滿熔融的鹽液，平放冷卻到室溫；
[0035]⑥烘干:切除澆口杯，清除銅管表面的鹽渣，打磨銅管支管處的毛刺，形成內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件8，將內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件8裝入烘箱中，烘箱溫度150°C，烘干時間8h ；
[0036]⑦烘烤后去除表面氧化皮，獲得高強度活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件8成品；
[0037]本實施例中所得到高強度活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件，抗擠壓變形能力強，完全能夠滿足IOOMPa?150MPa壓強的活塞擠壓鑄造工藝，活塞內(nèi)部組織致密，活塞內(nèi)冷油腔光滑，無鑄造缺陷；本發(fā)明制造工序簡單，制造成本低，活塞使用可靠性顯著增強。
[0038]實施例2:
[0039]①銅管灌鹽:將工業(yè)精鹽烘干，烘干溫度110°C，保溫時間9.5h，將烘干結(jié)塊的工業(yè)精鹽碾碎，灌入銅管中，緊實后將銅管兩頭敲扁；
[0040]②壓制變形:將已經(jīng)灌好鹽的銅管在擠壓模具中擠壓變形，壓強180MPa，保壓20s，卸壓后，獲得冷油腔截面形狀的銅管；
[0041]③彎制成形:將已灌鹽銅管裝在滾圓模具上，對銅管進行加熱，加熱溫度480°C，將銅管彎制成螺旋形狀；
[0042]④焊接成形:將彎制后的銅管切斷，清除銅管內(nèi)部的工業(yè)精鹽，采用氬弧焊焊接切口、支管和澆口杯，將焊接后的內(nèi)腔通入壓縮空氣，壓強0.4MPa，并浸入水中，持續(xù)1.5min無氣泡出現(xiàn)；
[0043]⑤灌入熔鹽:將工業(yè)精鹽I加入到中頻感應(yīng)加熱爐中加熱熔化，在850°C保溫待用。將焊好支管和澆口杯的銅管放在爐口預(yù)熱4.5min，浸入熔鹽中，灌滿熔融的鹽液，平放冷卻到室溫；
[0044]⑥烘干:切除澆口杯，清除銅管表面的鹽渣，打磨銅管支管處的毛刺，形成內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件，將內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件裝入烘箱中，烘箱溫度180°C，烘干時間9h ；
[0045]⑦烘烤后去除表面氧化皮，獲得高強度活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件成品；
[0046]本實施例中所得到高強度活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件，抗擠壓變形能力強，完全能夠滿足IOOMPa?150MPa壓強的活塞擠壓鑄造工藝，活塞內(nèi)部組織致密，活塞內(nèi)冷油腔光滑，無鑄造缺陷；本發(fā)明制造工序簡單，制造成本低，活塞使用可靠性顯著增強。
[0047]實施例3:
[0048]①銅管灌鹽:將工業(yè)精鹽烘干，烘干溫度120°C，保溫時間10h，將烘干結(jié)塊的工業(yè)精鹽碾碎，灌入銅管中，緊實后將銅管兩頭敲扁。
[0049]②壓制變形:將已經(jīng)灌好鹽的銅管在擠壓模具中擠壓變形，壓強200MPa，保壓30s，卸壓后，獲得銅管內(nèi)冷油腔截面形狀。
[0050]③彎制成形:將已灌鹽銅管裝在滾圓模具上，對銅管進行加熱，加熱溫度500°C，將銅管彎制成螺旋形狀。
[0051]④焊接成形:將彎制后的銅管切斷，清除銅管內(nèi)部的工業(yè)精鹽，采用氬弧焊焊接切口、支管和澆口杯，將焊接后的內(nèi)腔通入壓縮空氣，壓強0.5MPa，并浸入水中，持續(xù)2min無氣泡出現(xiàn)。
[0052]⑤灌入熔鹽:將工業(yè)精鹽I加入到中頻感應(yīng)加熱爐中加熱熔化，在880°C保溫待用。將焊好支管和澆口杯的銅管放在爐口預(yù)熱5min，浸入熔鹽中，灌滿熔融的鹽液，平放冷卻到室溫。
[0053]⑥烘干:切除澆口杯，清除銅管表面的鹽渣，打磨銅管支管處的毛刺，形成內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件，將內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件裝入烘箱中，烘箱溫度200°C，烘干時間IOh ；
[0054]⑦烘烤后去除表面氧化皮，獲得高強度活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件成品；
[0055]本實施例中所得到高強度活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件，抗擠壓變形能力強，完全能夠滿足IOOMPa?150MPa壓強的活塞擠壓鑄造工藝，活塞內(nèi)部組織致密，活塞內(nèi)冷油腔光滑，無鑄造缺陷；本發(fā)明制造工序簡單，制造成本低，活塞使用可靠性顯著增強。
【權(quán)利要求】
1.一種活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件的制造方法，其特征在于包括如下步驟: ①銅管灌鹽:將工業(yè)精鹽烘干，將烘干結(jié)塊的工業(yè)精鹽碾碎，灌入銅管中，緊實后將銅管兩頭敲扁； ②壓制變形:將已經(jīng)灌好鹽的銅管在擠壓模具中擠壓變形，壓強150MPa?200MPa，保壓15s?30s，卸壓后，獲得內(nèi)冷油腔截面形狀的銅管； ③彎制成形:將已灌鹽銅管裝在滾圓模具上，對銅管進行加熱，加熱溫度450°C?500°C，將銅管彎制成螺旋形狀； ④焊接成形:將彎制后的銅管切斷，兩端形成切口，清除銅管內(nèi)部的工業(yè)精鹽，采用氬弧焊焊接切口與支管，并在支管的端部氬弧焊接和澆口杯，將焊接后的內(nèi)腔通入壓縮空氣，壓強0.2MPa?0.5MPa，并浸入水中，持續(xù)Imin?-2min無氣泡出現(xiàn)； ⑤灌入熔鹽:將工業(yè)精鹽加入到中頻感應(yīng)加熱爐中加熱熔化，在820°C?880°C保溫待用，將焊好銅管放在爐口預(yù)熱，預(yù)熱后浸入熔鹽中，灌滿熔融的鹽液，平放冷卻到室溫； ⑥烘干:切除澆口杯，清除銅管表面的鹽渣，打磨銅管支管處的毛刺，形成內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件的坯件，烘干； ⑦烘干后，將坯件去除表面氧化皮，獲得預(yù)制件成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件的制造方法，其特征在于步驟①所述的銅管為純銅，或為銅銀合金，該銅銀合金中銅重量百分比> 99.9%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件的制造方法，其特征在于步驟①所述的烘干溫度100°C?120°C，并保溫時間9h?10h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件的制造方法，其特征在于步驟⑤所述的預(yù)熱時間為4min?5min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞內(nèi)冷油腔鹽芯預(yù)制件的制造方法，其特征在于步驟⑥中所述的烘干條件如下:將坯件裝入烘箱中，烘箱溫度150°C?200°C，烘干時間8h?10h。
【文檔編號】B22C9/10GK103624216SQ201310663936
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】彭銀江, 周靈展, 張廣明, 朱秀榮, 高明燈, 侯林沖, 費良軍, 徐英, 耿東方 申請人:中國兵器工業(yè)第五二研究所