[发明专利]一种活塞液态模锻成型装置及成型方法

说明书

本发明公开了一种活塞液态模锻成型装置及成型方法，包括模架，模架上装设有上模组件和中模组件，中模组件上开设有贯穿的型腔，模架上还装设有伸至型腔内对型腔底口形成封堵、且在注液成型时上移用于抬高液面的液面调整机构。方法包括S1：熔炼合金；S2：模具准备；S3：浇注钢液；S4：充型和液锻；S5：脱模取件；S6：成品加工。本发明具有结构简单、成本低廉、操作方便、可提高充型效果和可靠性的优点。

技术领域

本发明主要涉及内燃机活塞的成型技术，尤其涉及一种活塞液态模锻成型装置及成型方法。

背景技术

活塞安装在缸套内，承受高温、高压以及高速运动产生的惯性力，是动力转化和输出机构，承担着将热能转化为机械功的主要功能，随着内燃机强化程度不断提高，结构紧凑，更高爆压、更高功率密度成为内燃机性能持续提升的方向，选用合金钢材料活塞是实现内燃机性能提升的重要技术手段。

现有技术中全钢活塞毛坯成型有：铸造、模锻、锻焊结合和液态模锻等四种技术方法，其中锻焊结合是较为成熟和经济的钢活塞成型工艺和方法，公开的技术方案也很多；CN201610395218.0公开了一种钢质内冷活塞的制造方法及其模具，运用液态模锻技术成型全钢结构活塞毛坯，液锻加工时上冲头被动加载钢液完成钢活塞毛坯的成型，较好的解决了钢活塞液态模锻工艺性差等问题，还有效的提高了材料利用率。

现有技术中钢活塞毛坯整体锻造成型相对成熟，液态模锻成型方法随着模具寿命的提升以及液态模锻工艺的成熟得到了进一步发展，但也存在如下问题：1、钢活塞毛坯整体模锻成型时其钢活塞销座与裙部存在较大的壁厚差，活塞内腔深度大，锻造难度大、成本高、材料利用率低，并且模具结构复杂，制造成本高。2、黑色金属液态模锻时，浇注温度1500℃以上，较重力铸造时的界面传热系数要大一个数量级，模具温升高、受热不均衡、热变形不规范，模具故障率较高。3、钢活塞结构紧凑、裙部壁厚较薄、内腔深度大，液锻时上冲头间接加载，充型前高温金属液在型腔内的液面较低(液面在销孔中心线水平面以下较低位置)，充型时金属液大量垂直反流，而液态模锻金属凝固时间短(仅为普通铸造的1/3～1/4)，液锻时活塞裙部下部填充难度大，裙部易产生充型不充分、冷隔等缺陷。4、模锻时同时成型冷却油腔，冷却油腔的壁腔表面质量不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低廉、操作方便、可提高充型效果和可靠性的活塞液态模锻成型装置及成型方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种活塞液态模锻成型装置，包括模架，所述模架上装设有上模组件和中模组件，所述中模组件上开设有贯穿的型腔，所述模架上还装设有伸至型腔内对型腔底口形成封堵、且在注液成型时上移用于抬高液面的液面调整机构。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述液面调整机构包括下模座、下冲台和调节件，所述下模座上设置有冲台槽，所述调节件安装在下模座上，所述下冲台安装在冲台槽内，在未成型状态时，所述下冲台顶部伸至型腔内对型腔底口形成封堵，在注液成型时，所述调节件驱动下模座或下冲台抬高液面。

所述调节件设置为驱动缸，所述驱动缸装设在模架与下模座之间，所述下冲台固装在冲台槽内。

所述调节件设置为驱动缸，所述驱动缸装设在冲台槽内，所述下冲台活动滑装在冲台槽内并与驱动缸连接。

所述调节件设置为弹簧，所述下模座在冲台槽周侧设置有定位槽，所述弹簧套设在定位槽内，所述下冲台压于弹簧上并滑装在冲台槽内。

所述液面调整机构还包括下固定板，所述下固定板固装在下模座顶部并伸至弹簧上方，所述下冲台周沿设置有压板，所述压板伸至下固定板和弹簧之间。

所述冲台槽内设置有衬套，所述下冲台与所述衬套接触。