[发明专利]氧化铝纤维氧化钛颗粒增强内冷镶圈活塞毛坯制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种活塞毛坯的制造方法，尤其是一种氧化铝纤维氧化钛颗粒增强内冷镶圈活塞毛坯制造方法。

背景技术

目前，载重汽车、工程机械、铁路机车以及船用的发动机都在向大功率、高负荷方向发展，强化程度不断提高，排放要求越来越严格。在发动机的活塞的头部增加氧化铝陶瓷纤维氧化钛颗粒增强可大幅度提高活塞喉口的热疲劳性能，内冷通道结构可有效降低活塞头部的温度，提高发动机的性能。采用液态模锻铸造工艺可使活塞组织更加致密，机械性能更高。因此，将三项结合起来，将大大提高活塞的使用性能。内冷通道是将可溶芯铸造在活塞毛坯头部，铸成后再讲可溶芯冲溶出去而形成的。但是，受挤压铸造工艺方式的限制，通过模具本身无法实现可溶芯的定位。

目前为止，用于形成内冷通道的可溶芯为食盐制成的盐芯或添加了石英等氧化物。铸造过程中，铝合金溶液在高温、高压下可浸入可溶芯内部，活塞毛坯铸造成后可溶芯不能冲溶干净，影响将来的内冷效果。因此，以液态模锻方式生产带有氧化铝陶瓷纤维氧化钛颗粒增强内冷通道结构镶圈活塞的工艺一直没有实现。只能通过以液态模锻铸造方式铸造带有氧化铝陶瓷纤维氧化钛颗粒增强但不带有内冷通道的活塞毛坯，或是采用普通铸造方式铸造只带有内冷通道的活塞毛坯。

中国专利申请CN1943915A公开了一种以液态挤压铸造工艺铸造带有内冷通道的活塞毛坯的方法，但是：其一CN1943915A技术仅采用了氧化铝纤维增强燃烧室喉口，活塞在高温时的稳定性较差。其二CN1943915A技术采用食盐加刚玉的技术，但其强度、稳定性均较差。其三CN1943915A技术采用镶圈固定，固定效果差。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种氧化铝纤维氧化钛颗粒增强内冷镶圈活塞毛坯制造方法，以实现在利用液态模锻铸造氧化铝陶瓷纤维氧化钛颗粒增强提高燃烧室喉口的高温疲劳强度和活塞组织致密性的同时，制出内冷通道结构。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种氧化铝纤维氧化钛颗粒增强内冷镶圈活塞毛坯制造方法，包括以下步骤：

1）. 制成两体式氧化铝陶瓷纤维氧化钛颗粒的上预制件和下预制件，其中氧化铝陶瓷纤维体积分数为8-25%，氧化钛颗粒体积分数为1-9%，其余为空隙；

上预制件和下预制件的制作方法：

a1.将氧化铝陶瓷纤维粉碎至10-100μm；

a2.按体积分数分别称量氧化铝陶瓷纤维和氧化钛颗粒，将两者混合后，加入混料机，充分混合均匀；

a3.将混合后的料分别放入上预制件和下预制件的模具，压制成型；

a4. 加热至1050~1350℃，时间1-3小时，即刻成型；

2）.以食盐和钛酸铝陶瓷为原料制成可溶芯；

3）.将渗铝处理后的耐磨铸铁镶圈放入铸造模具内并固定；

4）.将两体氧化铝陶瓷纤维氧化钛颗粒上预制件和下预制件预热；

5）.将可溶芯预热后，取出两体氧化铝陶瓷纤维氧化钛颗粒上预制件和下预制件，将可溶芯装入氧化铝陶瓷纤维氧化钛颗粒的下预制件，再将氧化铝陶瓷纤维氧化钛颗粒上预制件与下预制件组合，迅速放入模具中；

6）.向铸造模具内倒入铝合金溶液，加压成型。

所述的可溶芯是通过下列方法制成的：

a、将食盐和钛酸铝陶瓷粉碎至80~120目筛后，分别加热至450~550℃以除去其中所含有的水分和其他挥发性杂质；

b、按钛酸铝为20~40重量份、食盐为60~80重量份的配比配料，再进行混合；

c、将混合后的原料放入模具内，挤压成型；

d、对成型后的可溶芯外形进行车制加工；

e、将车制加工后的可溶芯送入焙烧炉内进行烧结，然后取出。

所述的钛酸铝陶瓷也可以为钛酸锆或其他类似材料。

本发明中的钛酸铝陶瓷用于活塞盐芯的制造，这与钛酸铝陶瓷用于柱塞活塞是完全不同的，钛酸铝陶瓷柱塞活塞是整体采用钛酸铝陶瓷，是纯陶瓷材料。而陶瓷盐芯，是以食盐为主，而以钛酸铝陶瓷粉作为添加剂加入，其形成的是制作活塞用的盐芯，而不是活塞本身。

本发明与中国专利申请CN1943915A相比较：