[发明专利]改善活塞头部金相组织及提高铸造生产效率的工艺方法

说明书

技术领域

本工艺技术涉及铝合金铸造零部件的铸造工艺方法，特别是上抽芯铝合金活塞生产的铸造工艺方法。

背景技术

普通活塞铸造毛坯绝大部分采用上抽芯重力铸造，活塞成形外模可采用双侧冒口结构和单侧冒口结构这两种结构形状，由于使用双侧冒口结构生产的零件，其原材料成本较高，因而目前活塞成形外模普遍采用单侧冒口结构，其单侧冒口位置通常设计在活塞本体热节圆大的一边，以利于保温冒口对活塞毛坯的补缩；活塞成形底模采用带排气孔结构同时用水强制冷却，但其冷却距离比较长，达16～20mm，冷却效果相对较差。采用以上结构，活塞金相组织普遍在2-3级，头部初晶硅在20-30微米；补缩时间较长，工人停顿时间较多，生产效率普遍不高；活塞毛坯脱模后整体温度均匀性较差，采用铸淬后活塞整体硬度差较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善活塞头部金相组织及提高铸造生产效率的工艺方法，以提高活塞头毛坯头冷却效果，从而改善活塞头部金相组织和提高活塞冒口的补缩效率，缩短补缩时间，提高活塞铸造生产效率。

本发明的目的是这样实现的：一种改善活塞头部金相组织及提高铸造生产效率的工艺方法，按以下步骤进行：

1)、工装模具设计：

a)、改变以往活塞燃烧室长轴方向偏心在后的传统设计，将活塞燃烧室长轴方向偏心在前，使得活塞冒口方向的热节圆直径缩小5～7mm，对应于495T、YC6108G、LR105、N485、N485AW、RCB108、LR108-1系列发动机活塞，该直径在改前的尺寸分别为30mm、35mm、31mm、27.5mm、27.5mm、33.5mm、33.5mm；为减小保温冒口提供了可能，并缩短了补缩时间，同时改变以往单侧冒口结构活塞头部长轴方向前后温差较大，采用铸淬和时效后活塞头部前后硬度差较大的问题；

b)、上抽芯活塞铸造模具中活塞成形底模取消排气钉及排气孔，同时，将底模上冷却水腔传热部位减小至6mm壁厚，使得活塞成形底模冷却水腔可以更接近活塞头部，提高活塞毛坯头部冷却效果，改善头部金相组织和提高冒口的补缩效率，从而减小活塞冒口，提高材料利用率；

c)、改进活塞铸造模具中活塞成形外模的结构：外模上浇冒口的长度H和宽度B分别减少8～12mm，对应于495T、YC6108G、LR105、N485、N485AW、RCB108、LR108-1系列发动机活塞，该长度H和宽度B在改前的尺寸分别为50mm、55mm、53mm、48mm、55mm、55mm以及48mm、54mm、52mm、48mm、48mm、54mm、54mm；

外模后部无补缝冒口一侧的长度L2增加10～12mm，外模后部的宽度D增加5～8mm，对应于495T、YC6108G、LR105、N485、N485AW、RCB108、LR108-1系列发动机活塞，该长度L2在改前的尺寸分别为180mm、195mm、190mm、176mm、176mm、195mm、195mm，该宽度D在改前的尺寸分别为80mm、85mm、82mm、78mm、78mm、85mm、85mm；

外模前部的长度L1减少18～22mm，对应于495T、YC6108G、LR105、N485、N485AW、RCB108、LR108-1系列发动机活塞，该长度L1在改前的尺寸分别为95mm、105mm、102mm、92mm、92mm、105mm、105mm；

使得浇冒系统更加靠近活塞毛坯本体，减少活塞冲型时间，降低铝液在冲型过程中的热量损失；增大活塞成形外模后部无补缩冒口一侧的模具厚度(即长度)，以加强活塞成形外模后部的快速冷却，使得仍然满足活塞毛坯铸造成形过程符合顺序凝固的铸造工艺原理，保证活塞的内在质量；

2)、工装模具加工：

监控工装模具加工与图纸资料的符合性及其加工精度和配合精度；

3)、铝液熔炼准备：监控合金熔炼、加料熔炼、现场熔炼的工艺过程符合性及Al-Si合金溶液材料成分检测；

4)、工装模具装配及调试：监控工装模具清理、保温冒口涂料、与浇注机的装配过程及装配精度、工装模具的预热及成形部分的喷涂料、活塞毛坯检测；

5)、现场生产浇注：监控活塞现场生产过程中各工艺参数及活塞外观；在监控中发现：采用无排气孔活塞成形底模结构，没有出现由于没有气孔造成的燃烧室中心定位孔成型不好等情形；

6)、活塞毛坯热处理：监控热处理炉及其监测设备是否运行正常，监控活塞热处理工艺的符合性；

7)、活塞质量检测。