[发明专利]高硅铝合金活塞模锻工艺与模具

说明书

技术领域

本发明提供一种高硅铝合金活塞模锻工艺与模具，该工艺和模具可直接用于汽车、飞机和家用空调压缩机中的关键零件柱式活塞的模锻生产，属于金属材料塑性成型技术领域。

背景技术 

传统的生产高硅铝合金活塞的方法是采用压铸工艺，其工艺过程是在压铸机的压室内浇入熔融的液态铝合金，使液态金属在压力和较高速度作用下充填压铸模模膛，并在压力下成型和结晶而获得铸件，采用该压铸工艺来生产强度高、耐蚀性高、气密性要求高的高硅铝合金活塞，其主要问题是在压铸件中存在气孔和夹杂物，气孔和夹杂物的存在降低了压铸件的各项力学性能，如耐蚀性、气密性和表面粗糙度都会下降，因气孔和夹杂物而使产品报废率高达50％左右。

目前另一种较先进的生产高硅铝合金活塞的工艺是采用二次或三次塑性成形的方法，其工艺过程是：挤压棒材→下料→加热→制坯→加热→模压塑性成形→切边→后续处理，但该工艺易使高硅铝合金活塞的表面产生起皱和表面开裂，压铸件存在内部组织致密性差、强度低等缺陷。

发明内容 

本发明的目的是提供一种新的高硅铝合金活塞模锻工艺与模具，采用高硅铝合金一次性模锻塑性成型加工工艺和模具，可以有效地克服和解决压铸工艺、二次或三次模锻塑性成型加工工艺中存在的缺陷和质量问题，达到实现生产强度高、硬度高和耐磨性好的空调压缩机的关键零件柱式活塞的目的。

高硅铝合金活塞模锻工艺，是：先棒料下料，接着对料坯进行加热，然后进行模锻塑性成型，最后进行切边后续处理，料坯的加热温度为400℃至470℃之间，由飞边槽模锻工艺将加热的高硅铝合金挤压棒料直接模锻成型为带飞边的活塞模锻件，模锻塑性成型是采用活塞模锻模具一次性模锻加工工艺成型，即由开式锻模实现模锻件的一次性塑性成型，切边后续处理是将一次性模锻加工工艺成型的活塞锻件切去多余的飞边，通过在上述较低温度范围内模锻工艺产生的大的变形程度，使棒料料坯中的块状粗晶硅细化及伴随产生的硬化现象，同时通过薄而宽的飞边所产生足够大的横向阻力进而在模膛(3)内产生强烈的三向压应力状态。

高硅铝合金活塞模锻模具，是由：下模(1)、导正销(2)、模膛(锻件)(3)、上模(4)、顶杆(5)、模座(6)、顶出器(7)和滑块(8)顺序联接组成，下模(1)的模膛(3)周围设置有飞边槽，飞边槽由桥部和仓部所构成，当上模(4)与下模(1)接触时，在活塞模膛(3)周围沿分模面形成高度不超过1.2mm而宽度为8～10mm的均匀缝隙(即飞边桥)，模锻时，由此形成比常规有飞边模锻更大宽厚比的横向飞边，从而使模膛(3)内造成更加强烈的三向压应力状态，将深度大的模膛(3)设在上模(4)，并将顶出器(7)也设在上模(4)的模膛(3)底部，上模(4)、下模(1)分别设置有两个导正销(2)和相应的导正孔。

与现有技术相比，本发明的工艺流程短且合理，工艺参数与性能稳定，模具结构简单，制造安装和使用容易，工作可靠，使用寿命长，通过在较低温度范围内模锻工序产生的大的变形程度使棒料毛坯中的块状粗晶硅细化及伴随产生的硬化现象可大大提高活塞零件的力学性能，同时通过薄而宽的飞边所产生足够大的横向阻力进而在模膛(3)内产生强烈的三向压应力状态，显著提高了高硅铝合金的塑性成形性能，既成功地实现了以一次性塑性成型加工工艺代替二次塑性成型加工工艺，显著提高了高硅铝合金活塞锻件的质量，又提高了效率和降低了能耗。

附图说明

附图1：是本发明高硅铝合金活塞模锻工艺中锻件的结构示意图。

附图2：是本发明高硅铝合金活塞模锻模具的结构示意图。

图2中：1、下模2、导正销3、模膛(锻件)4、上模5、顶杆

6、模座7、顶出器8、滑块

具体实施方式

如图1、图2所示。

高硅铝合金活塞模锻模具，是由：下模(1)、导正销(2)、模膛(锻件)(3)、上模(4)、顶杆(5)、模座(6)、顶出器(7)和滑块(8)顺序联接组成，下模(1)处于上模(4)的下方，下模(1)和上模(4)通过导正销(2)定位相配合，上模(4)安装于模座(6)的下方，模座(6)处于滑块(8)的下方，顶出器(7)位于滑块(8)的中部，和滑块(8)之间可相对滑动，在上模(4)和模座(6)中安装有顶杆(5)，顶杆(5)位于顶出器(7)的下方，当完成模锻成型后，由滑块(8)推动顶出器(7)，从而将成型的模锻件从模膛(锻件)(3)中顶出，下模(1)和上模(4)之间形成模膛(锻件)(3)，下模(1)和上模(4)之间设置有飞边槽，即在模膛(锻件)(3)的周边设置有飞边槽。