[发明专利]一种提高挤压铸造活塞铸件质量的方法和装置

说明书

本发明涉及一种提高挤压铸造活塞铸件质量的方法和装置，属铸造技术领域。本发明是基于当料柄与铸件连接处与铸件外表面呈扩张角时，可使得金属熔液在充型过程中形态更平稳，防止紊流；料柄颈口缩短，延缓凝固过程中活塞内补缩通道切断，扩张口内金属熔液可用于补缩，缩松缩孔几率下降；对活塞模温预热、充型温度要求下降，并使活塞顶部熔池位置下移，方便切削加工去除。

技术领域

本发明涉及一种提高挤压铸造活塞铸件质量的方法和装置，属铸造技术领域。

背景技术

挤压铸造是将一定量的液态金属直接浇入敞口金属模具，随后合模，实现金属液充填流动，并在机械静压力作用下发生高压凝固和塑性变形，具有细化晶粒、加快凝固速度和使组织均匀化的作用，从而获得力学性能高于其它普通铸件的毛坯或零件的成形制造技术。根据挤压铸造时合金液的流动状况及挤压铸造力的形式，挤压铸造可以分为直接挤压铸造和间接挤压铸造两种基本形式。

目前，国内外挤压铸造活塞一般是采用单一直接式挤压铸造、间接式挤压铸造或在单一式挤压铸造的同时辅助局部增压，但直接挤压铸造时金属液与空气大面积直接接触、表层氧化膜无法有效排出，间接挤压铸造加压效果较差、模温要求高、最后凝固位置位于活塞厚壁处中部，局部增压压力不能很好作用于整个活塞，使得活塞力学性能不均。因此，如何整体提高挤压铸造活塞质量，减少废品率，是本案值得探讨的课题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题与不足，本发明提供一种提高挤压铸造活塞铸件质量的方法。

所述的提高挤压铸造活塞铸件质量的方法，是基于直接挤压铸造可以使压力有效传递于整个活塞铸件，使金属熔液中的树枝晶破碎，进入未凝固的熔液中充当新的形核基体，细化晶粒，同时利用挤压压力使活塞薄壁处氧化皮受压通过集渣包排出；是基于间接挤压铸造可减少金属熔液与空气大面积接触氧化、吸气等不利因素，充型时多余熔液可留在料柄内，在高压下有助于铸件凝固补缩；结合直接挤压铸造与间接挤压铸造的优势，活塞在高压作用下充型凝固，提高了开始结晶温度和固相线温度，使金属熔液获得较大的过冷度，同时也使金属熔液与模具壁紧密接触，增加了热交换，从而增大冷却速度。

所述的提高挤压铸造活塞铸件质量的方法，是基于当料柄与铸件连接处与铸件外表面呈扩张角时，可使得金属熔液在充型过程中形态更平稳，防止紊流；料柄颈口缩短，延缓凝固过程中活塞内补缩通道切断，扩张口内金属熔液可用于补缩，缩松缩孔几率下降；对活塞模温预热、充型温度要求下降，并使活塞顶部熔池位置下移，方便切削加工去除。

本发明的目的可以通过如下装置来实现：

一种挤压铸造活塞模具装置，包括动模、动模仁、定模、定模仁、上压头、模脚、推杆座板、推杆固定板、推杆、复位杆、导柱导套、夹具、螺栓、垫板、挤压油缸、挤压料筒和冲头；该装置由所述的动模仁、定模仁、上压头形成的活塞型腔包括：料柄、铸件型腔、集渣包、排气道，其特征在于：所述的料柄与铸件型腔连接浇口为扩张型浇口，呈120°-150°角扩张；所述的上压头由金属压头和冷却水管构成，冷却水管从金属压头内部呈U形通过，U形底面与金属压头外表面最短距离为10mm，挤压铸造活塞过程中冷却水管持续通水，通水量需保证排出水温不高于60℃。

所述动模仁、定模仁和上压头形成的活塞型腔是指相对型腔内受挤压合金本体为封闭状态，而挤压铸造活塞过程中活塞型腔内气体、表层氧化膜等通过集渣包、排气槽与外界连通；所述形成封闭的充型空间及挤压铸造活塞的步骤如下：动模与定模预热至200℃-350℃，以活塞成品尺寸预合型，设定上压头挤压间隙除预留合金凝固收缩、挤压压射变形所需的体积压缩量外，还有挤压时排出合金熔体表层氧化膜的量，冷却水管从金属压头内部通过并持续通水；利用输料系统将合金熔体引入挤压料筒；冲头立式压射将合金熔体压入活塞型腔，充型完成后保压；上压头下行挤压活塞内腔后保压，合金熔体在上压头和冲头压力下结晶凝固成型。