[发明专利]一种带镶圈和冷却盘管的铝活塞铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种活塞用铝合金，本发明还涉及一种带镶圈和冷却盘管的铝活塞铸造方法，该铝活塞可以应用于大型船、铁路机车等领域。

背景技术

目前，铁路机车和船用柴油机都在向大功率、高负荷发展，而铝活塞作为内燃机的重要机械部件直接影响到机械设备的性能，铝活塞作为一个整体，常见的都带有高镍铸铁耐磨镶圈和冷却盘管，对铸造质量要求较高。采用常规的金属型重力铸造和砂型铸造铝活塞，很容易产生气孔、缩松、裂纹、夹渣等铸造缺陷，微观组织密度差，力学性能不能满足使用要求，不仅如此，常规铸造方法，生产效率低、劳动强度大。

由此，技术人作了诸多改进，见专利号为ZL02135972.5的中国发明专利《一种活塞用铝基复合材料及其制备方法》(授权公告号：CN1257299C)，该专利中的复合材料由基体合金和增强相组成，基体合金中各组分的质量百分比为硅9～16％，铜0.5～2.5，镍0.5～2.0，镁0.2～1.5，钛0.2～2.0，其余为铝；增强相为原位反应生成的Al₂O₃和TiC粒子，所得产品强度比较大。又见专利号为ZL200710015700.8的中国发明专利《活塞用复合铝合金及其生产工艺》(授权公告号：CN100467644C)，该专利通过使用旧活塞作为铝合金主料，优先组分配比和生产工艺，达到了节省成本的目的。类似的，还可以参见申请号为200710049894.3的中国发明专利申请公开《高性能铝硅活塞合金材料及其活塞的热处理工艺》(公开号为CN101117679A)。

镶圈和冷却盘管是铝活塞的附件，现有技术中存在镶圈与活塞本体结合性差、冷却盘管定位不准确的问题，导致活塞的产品率低，制造成本居高不下，严重制约了铝活塞的应用。如何在不影响强度的情况下，提高镶圈、冷却盘管和铝活塞的成型装配结合工艺，一直是本领域技术人员需要研究的内容。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种活塞本体组织致密、镶圈和活塞本体结合性良好、冷却盘管定位准确的带镶圈和冷却盘管的铝活塞铸造方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种带镶圈和冷却盘管的铝活塞铸造方法，其特征在于包括如下步骤：

①配制活塞用铝合金，该合金如下组分及重量百分比组成：

Si    11.0％～13.0％；

Mg    0.8％～1.3％；

Cu    0.5％～1.5％；

Ni    0.8％～1.5％；

Fe    0.1％～0.4％；

Ti    0.01％～0.2％；

Mn    0.01％～0.2％；

Zn    0.01％～0.2％；

Cr    0.001％～0.05％；

Pb    0.001％～0.05％；

Sn    0.001％～0.01％；

其余为AL；

②熔炼，将配制好的铝合金熔炼，铝液温度控制为760～780℃，添加变质剂，将铝液温度控制为740～760℃，采用细化剂处理，将铝液温度控制为720～740℃，采用精炼剂处理，撇渣后，将铝液转入低压铸造机保温炉中，并将铝液温度控制为700～720℃，待浇；

③冷却盘管装模，将除去锈蚀和油污的冷却盘管固定于砂芯上，预热至250～300℃，将预热后的冷却盘管和砂芯装入模具；

④镶圈装铸型，将除去油污的镶圈，然后在ZL102铝硅合金中进行渗铝，温度控制为740～760℃，渗铝后镶圈取出，刮除表面氧化皮并迅速装入铸型，转移时间控制不超过15秒；

⑤合模浇注，设定低压铸造工艺参数，依次完成升液、充型、增压、保压、留模、卸压；

⑥开模，热处理，开模取出铸件，进行低温固熔处理和时效热处理，得到活塞毛坯件；

⑦后续处理，对活塞毛坯件进行机械加工和表面处理，得到铝活塞成品。

作为优选，步骤②中所述的变质剂为复合磷盐，添加质量为铝合金的0.2％～0.4％。所述的细化剂为铝钛硼细化剂，添加重量为铝合金的0.1％～0.2％。所述的精炼剂为六氯乙烷或上海虹光金属熔剂厂生产的型号为HGJ-1A铝合金无公害精炼剂，添加质量为铝合金的0.3％～0.5％。