[发明专利]一种大功率发动机用活塞的制备模具以及活塞制备方法

说明书

本发明提供一种大功率发动机用活塞的制备模具以及活塞制备方法。现有技术中存在的问题是：毛坯顶部中心缩松等铸造缺陷较多、活塞顶部存在较多气孔缺陷以及活塞裙部和顶部性能差异较大。本发明提供一种制备模具，包括顶模、侧模和芯模，顶模内设置有压力气道和冒口结构，侧模和芯模上均设置有冷却水道，特殊之处在于：模具内压力气道上连接有压力调节装置，侧模上的冷却水道为波浪形，超声发生器的发射头设置于芯模上。很好地克服了现有技术存在的缩松、气孔，整体性能一致性差的问题。

技术领域

本发明属于铝合金材料成型领域，涉及一种大功率发动机用活塞的制备模具以及活塞制备方法。

背景技术

随着可变涡轮增压技术和高压共轨直喷技术的发展，发动机的密度功率、结构紧凑性和热负荷越来越高，发动机缸体内的爆发压由13MPa升至22MPa，活塞的工作温度由350℃升至425℃以上。为了满足使用要求，需要活塞具有更高强韧性、耐高温性、热稳定性和抗热疲劳性能，要求细化、均匀化、稳定化活塞组织，消除活塞缩孔缩松铸造缺陷，对活塞制造技术提出更高的要求。

现有的大功率发动机用活塞的制备模具包括顶模、侧模和芯模，活塞毛坯设置于顶模、侧模和芯模构成的腔体内，顶模内设置有压力气道和冒口结构，侧模和芯模上均设置有冷却水道，还设置有浇注系统。现有技术存在的问题是：1、毛坯在铸造过程中，冒口补缩能力不足，造成顶部中心缩松等铸造缺陷较多；2、液态金属凝固过程中析出的H气体难以溢出，致使活塞顶部厚大部位存在较多气孔缺陷；3、活塞结构复杂，顶部厚大部分相对裙部凝固速度缓慢，硅相和增强相粒子易团聚长大，导致活塞裙部和顶部性能差异较大。其整体铸造活塞解剖样品室温强度：283MPa，350℃抗拉强度：92MPa，425℃抗拉强度：41MPa，350℃旋弯疲劳强度：40MPa。

发明内容：

本发明要提供一种大功率发动机用活塞的制备模具以及活塞制备方法，以克服现有技术存在的缩松、气孔，整体性能一致性差的问题。

为了克服现有技术存在的问题，本发明提供一种大功率发动机用活塞的制备模具，包括顶模、侧模和芯模，顶模内设置有压力气道和冒口结构，侧模和芯模上均设置有冷却水道，其特殊之处在于：所述压力气道上连接有负压装置和加压装置，侧模上的冷却水道为波浪形，超声发生器的发射头设置于芯模内。

一种大功率发动机用活塞的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：前期准备

a.活塞用铝合金熔体及镶圈渗铝液的制备：分别将活塞用铝合金和渗铝液铸锭表面清理干净，采用石墨坩埚电阻炉在300℃时保温4小时后将其熔化，并进行熔体成分调整，以及变质、精炼和细化工艺过程。

b.盐芯保温及镶圈渗铝：在进行铝合金熔体和渗铝液制备的过程中用保温炉将盐芯在500℃保温，待渗铝液制备完成后，将镶圈挂于挂架上旋转烘烤5～10min，渗铝3～5min。

c.模具预热：预热至 270～350℃。

步骤二：活塞毛坯制备