[发明专利]带内冷油腔和复合材料的活塞的铸造模具及铸造方法

说明书

本发明公开了一种带内冷油腔和复合材料的活塞的铸造模具，包括料筒、内模、上模、下模、内冷油腔预制件等。具有活塞的质量更好、活塞的成品合格率更高等优点。本发明还公开了一种生产带内冷油腔和复合材料的活塞的铸造模具的铸造方法。同样具有活塞的质量更好、活塞的成品合格率更高等优点。

技术领域

本发明属于活塞铸造技术领域，尤其是涉及一种带内冷油腔和复合材料的活塞的铸造模具及铸造方法。

背景技术

随着发动机向大功率、高速度、低能耗的方向发展，发动机铝活塞普遍采用内冷油腔结构，部分高性能活塞在顶部采用复合材料强化以提高活塞的耐高温性能。

例如，申请号为CN201510595301.8(公告号为CN105200276B)的中国发明专利公开了《一种带内冷油腔的伪合金增强复合材料活塞制造方法》，该制造方法包括步骤：①配制活塞用铝合金、②制作伪合金预制件、③制作内冷油腔陶瓷盐芯预制件、④熔炼处理、⑤预制件预热、⑥模具预热、⑦挤压铸造、⑧清理内冷油腔、⑨对活塞毛坯进行热处理及⑩对活塞毛坯件进行机械加工和表面处理。其中，⑦挤压铸造时，将预热好的伪合金镶圈预制件和陶瓷盐芯预制件分别固定在模具的内模上，往模具型腔中浇入已处理好的铝合金液，铝合金液浇注温度为730℃～740℃，合上模具冲头，进行加压，加压压强130MPa～150MPa，铝合金液渗透到伪合金镶圈预制件的孔隙中，待铝合金液完全凝固后形成伪合金镶圈复合材料，卸压，顶出芯头，取出铸件。该发明的活塞基体合金采用纳米变质细化技术，变质效果远远好于普通的磷盐变质剂，变质后的初晶硅尺寸小于35μm，与现有技术的50～70μm相比大大减小，活塞的力学性能得到显著提高；活塞的内冷油腔采用陶瓷盐芯一次挤压铸造成型，该陶瓷盐芯具有极高的承压能力，从而可以配合挤压铸造工艺获得结构满足要求的活塞，直接用高压热水冲洗即可去除从而得到内有冷腔。

但是上述专利具有以下问题。

一是上述专利没有公开合上模具冲头后加压的具体方式。一般挤压铸造活塞方法是采用从上往下对合金熔体进行加压，然后合金熔体完全凝固后形成活塞，这样具有以下问题：合金熔体因为与空气接触而容易产生氧化皮等杂质，杂质会漂浮在合金熔体的顶部，当采用从上往下对合金熔体进行加压的方式时，杂质容易积聚在复合材料预制件与合金熔体的结合的位置，这样合金熔体与复合材料预制件的结合强度较低，从而影响活塞的质量。

二是上述专利将预热好的伪合金镶圈预制件(相当于复合材料预制件)和陶瓷盐芯预制件(相当于内冷油腔预制件)分别固定在模具的内模上，但是没有具体公开固定的方式。一般是在内冷油腔预制件上打螺钉孔，通过螺钉穿过螺钉孔而将内冷油腔与模具的内模相连。这样的固定方式具有以下问题：内冷油腔预制件因为设置有螺钉孔，这样当合金熔体倒入模具中时，在合金熔体的冲击下，内冷油腔预制件容易在螺钉孔的位置发生断裂，因为螺钉孔和螺钉的原因，形成的内冷油腔容易不完整，活塞的成品合格率相对较低；采用螺钉固定的方式，对内冷油腔预制件的安装精度要求较高，安装不方便，也容易出现内冷油腔预制件安装错位的问题。

三是上述专利是先放置内冷油腔预制件和复合材料预制件，再倒入合金熔体，这样在倒好合金熔体前，内冷油腔预制件和复合材料预制件的温度容易下降，将导致其与合金熔体的结合不紧密，从而影响活塞的质量。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种带内冷油腔和复合材料的活塞的铸造方法，采用该方法铸造得到的活塞质量更好，活塞的成品合格率更高。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种铸造模具。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种带内冷油腔和复合材料的活塞的铸造方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)清理用于容纳合金熔体的料筒和内模，清理用于挤压合金熔体的上模和下模；

2)移开上模，将下模相对料筒往下移动，再将合金熔体浇入已预热的料筒中；