[發(fā)明專利]帶內(nèi)冷油腔和復合材料的活塞的鑄造模具及鑄造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011418774.8
• 申請日: 2020-12-06
• 公開（公告）號: CN112570692B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設計）人: 朱鴻磊;徐英;洪曉露;陳大輝;張將;劉永強;侯林沖;彭銀江;崔崇亮
• 申請（專利權）人: 中國兵器科學研究院寧波分院
• 主分類號: B22D27/09
• 分類號: B22D27/09;B22D27/04;B22D29/04;B22C9/24
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛(wèi);袁翊朦

本發(fā)明公開了一種帶內(nèi)冷油腔和復合材料的活塞的鑄造模具，包括料筒、內(nèi)模、上模、下模、內(nèi)冷油腔預制件等。具有活塞的質(zhì)量更好、活塞的成品合格率更高等優(yōu)點。本發(fā)明還公開了一種生產(chǎn)帶內(nèi)冷油腔和復合材料的活塞的鑄造模具的鑄造方法。同樣具有活塞的質(zhì)量更好、活塞的成品合格率更高等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明屬于活塞鑄造技術領域，尤其是涉及一種帶內(nèi)冷油腔和復合材料的活塞的鑄造模具及鑄造方法。

背景技術

隨著發(fā)動機向大功率、高速度、低能耗的方向發(fā)展，發(fā)動機鋁活塞普遍采用內(nèi)冷油腔結構，部分高性能活塞在頂部采用復合材料強化以提高活塞的耐高溫性能。

例如，申請?zhí)枮镃N201510595301.8(公告號為CN105200276B)的中國發(fā)明專利公開了《一種帶內(nèi)冷油腔的偽合金增強復合材料活塞制造方法》，該制造方法包括步驟：①配制活塞用鋁合金、②制作偽合金預制件、③制作內(nèi)冷油腔陶瓷鹽芯預制件、④熔煉處理、⑤預制件預熱、⑥模具預熱、⑦擠壓鑄造、⑧清理內(nèi)冷油腔、⑨對活塞毛坯進行熱處理及⑩對活塞毛坯件進行機械加工和表面處理。其中，⑦擠壓鑄造時，將預熱好的偽合金鑲圈預制件和陶瓷鹽芯預制件分別固定在模具的內(nèi)模上，往模具型腔中澆入已處理好的鋁合金液，鋁合金液澆注溫度為730℃～740℃，合上模具沖頭，進行加壓，加壓壓強130MPa～150MPa，鋁合金液滲透到偽合金鑲圈預制件的孔隙中，待鋁合金液完全凝固后形成偽合金鑲圈復合材料，卸壓，頂出芯頭，取出鑄件。該發(fā)明的活塞基體合金采用納米變質(zhì)細化技術，變質(zhì)效果遠遠好于普通的磷鹽變質(zhì)劑，變質(zhì)后的初晶硅尺寸小于35μm，與現(xiàn)有技術的50～70μm相比大大減小，活塞的力學性能得到顯著提高；活塞的內(nèi)冷油腔采用陶瓷鹽芯一次擠壓鑄造成型，該陶瓷鹽芯具有極高的承壓能力，從而可以配合擠壓鑄造工藝獲得結構滿足要求的活塞，直接用高壓熱水沖洗即可去除從而得到內(nèi)有冷腔。

但是上述專利具有以下問題。

一是上述專利沒有公開合上模具沖頭后加壓的具體方式。一般擠壓鑄造活塞方法是采用從上往下對合金熔體進行加壓，然后合金熔體完全凝固后形成活塞，這樣具有以下問題：合金熔體因為與空氣接觸而容易產(chǎn)生氧化皮等雜質(zhì)，雜質(zhì)會漂浮在合金熔體的頂部，當采用從上往下對合金熔體進行加壓的方式時，雜質(zhì)容易積聚在復合材料預制件與合金熔體的結合的位置，這樣合金熔體與復合材料預制件的結合強度較低，從而影響活塞的質(zhì)量。

二是上述專利將預熱好的偽合金鑲圈預制件(相當于復合材料預制件)和陶瓷鹽芯預制件(相當于內(nèi)冷油腔預制件)分別固定在模具的內(nèi)模上，但是沒有具體公開固定的方式。一般是在內(nèi)冷油腔預制件上打螺釘孔，通過螺釘穿過螺釘孔而將內(nèi)冷油腔與模具的內(nèi)模相連。這樣的固定方式具有以下問題：內(nèi)冷油腔預制件因為設置有螺釘孔，這樣當合金熔體倒入模具中時，在合金熔體的沖擊下，內(nèi)冷油腔預制件容易在螺釘孔的位置發(fā)生斷裂，因為螺釘孔和螺釘?shù)脑颍纬傻膬?nèi)冷油腔容易不完整，活塞的成品合格率相對較低；采用螺釘固定的方式，對內(nèi)冷油腔預制件的安裝精度要求較高，安裝不方便，也容易出現(xiàn)內(nèi)冷油腔預制件安裝錯位的問題。

三是上述專利是先放置內(nèi)冷油腔預制件和復合材料預制件，再倒入合金熔體，這樣在倒好合金熔體前，內(nèi)冷油腔預制件和復合材料預制件的溫度容易下降，將導致其與合金熔體的結合不緊密，從而影響活塞的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的第一個技術問題是針對現(xiàn)有技術的現(xiàn)狀，提供一種帶內(nèi)冷油腔和復合材料的活塞的鑄造方法，采用該方法鑄造得到的活塞質(zhì)量更好，活塞的成品合格率更高。

本發(fā)明所要解決的第二個技術問題是針對現(xiàn)有技術的現(xiàn)狀，提供一種鑄造模具。

本發(fā)明解決上述第一個技術問題所采用的技術方案為：一種帶內(nèi)冷油腔和復合材料的活塞的鑄造方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)清理用于容納合金熔體的料筒和內(nèi)模，清理用于擠壓合金熔體的上模和下模；

2)移開上模，將下模相對料筒往下移動，再將合金熔體澆入已預熱的料筒中；