將銅套與活塞鑄造成為一體的方法

2023-05-10 03:02:46

將銅套與活塞鑄造成為一體的方法
【專利摘要】一種將銅套與活塞鑄造成為一體的方法，該方法採用擠壓鑄造工藝將銅套與活塞鑄造成為一體，它是在活塞擠壓過程中，先把模具在擠壓機上安裝好，再把加工好的銅套半成品裝到活塞擠壓模型的銷孔軸上，並往型腔內澆滿鋁熔液，進行擠壓鑄造使銅套半成品與活塞鑄造成為一體。其方法包括：1、按活塞產成品圖加工好銅套的半成品，2、把銅套半成品洗乾淨，放入電爐內預熱，裝到活塞模型的銷孔軸上，將鋁熔液澆入活塞型腔，在90Map以上的比壓下進行擠壓鑄造成；3、將鑲有銅套的活塞成品鑄件進行熱處理和切削加工，經檢驗合格後即為成品。本方法生產的活塞在發動機運轉中不會因銅套影響活塞與氣缸的配合精度，銅套與活塞銷座孔結合緊密，牢固可靠。
【專利說明】將銅套與活塞鑄造成為一體的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種將銅套與活塞鑄造成為一體的方法，屬於機械鑄造【技術領域】。
【背景技術】
[0002]現代活塞式內燃機對所用活塞的要求是:比重小，耐高溫和耐磨損。而現在大部分活塞是用鋁合金為原料，採用重力鑄造而成，因為鋁合金的抗壓和耐磨性能差，尤其是活塞銷座孔承受壓力大，加上銷孔內潤滑條件不好，所以磨損快，影響發動機技術性能和使用壽命。為了解決這個問題，很多高性能發動機的活塞銷孔座的孔內鑲有耐磨的銅套，但這種銅套怎樣裝入活塞銷座孔，是一個不易掌控的難題，目前一般是將銷座孔與銅套採用過盈配合的工藝方法來實現，其工藝的過程是:
1、先將活塞按產品圖加工完畢，要求其銷座孔內徑要能配合所鑲銅套的外徑；
2、加工好銅套要求其銅套外徑有大於活塞，銷座孔的過盈量，內徑為活塞成品圖規定的銷孔尺寸；
3、把活塞放在溫度為150°C?180°C的機油內保溫一定時間，待銷座孔脹大，再將銅套裝入；或者把銅套放到冷處理設備的冷卻箱內，在_120°C?_140°C的溫度下，保持一定時間，待銅套收縮後，再將銅套裝入銷座孔內；
這種將銅套與活塞銷座孔採用過盈配合的方法，有以如下缺點:1、若過盈量稍大，發動機在高溫高壓下運轉中銅套有大的脹量，會使活塞銷孔處加大變形，而使活塞與缸套配合精度降低，產生功率下降，加快兩者的磨損，甚者，還能使銅套內徑失圓量增加，咬死浮動的活塞銷；
2、若過盈量稍小，則在發動機運轉中，能使銅套與銷座孔配合不緊，而產生相對轉動或軸向竄動,甚者還會產生氣缸拉傷；
3、銅套與活塞各自加工好後，兩者在熱裝或冷處理的狀態下進行過盈配合，是活塞最後一道精加工工序，這樣裝配的產品，其積累誤差要影響活塞整體精度；
4、工序繁多，提高成本，降低生產效益。

【發明內容】

[0003]為了克服上述採用過盈配合的方法缺陷，解決以上銅套與活塞組裝加工的難題，本發明的目的是提供一種將銅套與活塞鑄造成為一體的方法，用以減少工序，降低生產成本，使活塞達到銅套與活半成品塞組裝合理可靠，耐高溫和耐磨損的要求。
[0004]為實現發明目的，解決其技術問題，本發明採用技術方案是:該方法採用擠壓鑄造工藝將銅套與活塞鑄造成為一體，它是在活塞擠壓過程中，先把模具在擠壓機上安裝好，再把加工好的銅套半成品裝到活塞擠壓模型的銷孔軸上，並往型腔內澆滿鋁熔液，進行擠壓鑄造使銅套半成品與活塞鑄造成為一體。
[0005]所述銅套與活塞擠壓鑄造成為一體的方法，包括如下步驟:
(1)、按活塞產成品圖加工好銅套的半成品，在該銅套半成品的外圓周上設有咬合槽，要求銅套半成品的內徑Φ 1=產品圖規定銷孔內徑+切削加工餘量，且能與模型的銷孔軸裝合；要求銅套半成品的外徑Φ 2=產品圖規定的銅套外徑尺寸；
⑵、把銅套半成品徹底清洗乾淨，不得沾有油汙，在80°C?160°C的電爐內預熱8?17分鐘後，裝到活塞模型的銷孔軸上，將鋁熔液澆入活塞型腔，並隨即使楔形壓縮頭壓下，促使型腔內鋁熔液承受90?140Map的比壓，保壓10?15秒鐘後，把動模打開，卸下鑄件，就成為鑲有銅套的活塞半成品鑄件；
⑶、將鑲有銅套的活塞半成品鑄件進行熱處理後，以活塞鑄件的銷孔中心線為原始基準，進行切削加工，經檢驗合格後即成為銅套與活塞鑄造成為一體的成品。
[0006]與現有技術相比，本發明有如下特點和進步:1.本技術方案的機理是:鋁熔液在擠壓鑄造凝固中產生細密晶粒和發生不同的物理現象為依據。由於鋁熔液在IOOMap以上比壓下擠壓鑄造，產生十分細密的晶粒，縮短了晶胞之間的距離，增加了晶胞的連結力，還使鋁熔液有好的充填性能，增加對銅套的咬合作用，且銅套上設有三條咬合槽，更增加對銅套的機械夾緊力，擠壓中雙金屬緊密接觸，液態鋁對銅套表面的浸潤作用，迅速提高了已預熱好的銅套表面溫度而產生焊合現象。在我們常年生產和試驗中證明以上機理是可靠的；
2、因銅套與活塞擠壓鑄造成一體，且一同進行熱處理，兩者之間的鑄造應力完全消除，並同時進行了定性處理，沒有兩者因過盈配合產生的脹力，因此，這種活塞在發動機運轉中不會因銅套影響活塞與氣缸的配合精度，且銅套與活塞銷座孔結合緊密，牢固可靠；
3、活塞與銅套同為一體切削加工，提高了活塞的幾何精度；
4、簡化生產工藝，提高了生產效益，降低產品成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發明所述鑲銅套活塞的結構示意主視圖，
圖2是圖1的俯視圖，
圖3是本發明的活塞擠壓模具的結構示意主視圖，
圖4是圖3中A-A的剖視圖，
圖5是銅套的半成品結構示意主視圖，
圖6是圖5的A-A剖視圖，
圖7是圖6中的A處局部放大圖。
[0008]圖中:1、銅套；2、活塞銷座孔Φ ;3、咬合槽(三條);4、定模套；5、定胎模；6、楔形壓縮頭；7、活塞型腔；8、銅套半成品；9、銷孔軸；10、動胎模；11、動模套；12、裝耐磨圈槽。
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明:
實施例1:用擠壓鑄造將銅套與活塞鑄造成為一體的方法，包括如下步驟:(1)、先按活塞成品圖加工好如圖5、圖6和圖7的銅套半成品8，在銅套半成品8的外圓上設有咬合槽3，要求銅套半成品8的內徑Φ 1=產品圖規定銷孔內徑+切削加工餘量，且能與模型的銷孔軸裝合；要求銅套半成品的外徑Φ2=產品圖規定的銅套外徑尺寸；
⑵、製作出如圖3和圖4的活塞擠壓模具，該活塞擠壓模具由:定模套4，定胎模5 ;楔形壓縮頭6，活塞型腔7，銷孔軸9，動胎模10，動模套11和裝耐磨圈槽12組成； ⑶、將模具在擠壓機上安裝好；
⑷、將銅套半成品8清洗乾淨後放入溫度為80°C的電爐內預熱10分鐘；
(5)、將加熱後的銅套半成品8，裝入活塞模具型腔7的銷孔軸9上；
(6)、把鋁熔液澆入活塞模具型腔7內，啟動擠壓機將楔形壓縮頭6壓下，使型腔7內鋁熔液承受90Map的比壓，保壓10秒鐘，然後打開動模，卸下鑄件，就為半成品，最後經切削加工，就成為如圖1和圖2的鑲有銅套I和有活塞銷座孔Φ2的活塞成品。
[0010]實施例2:用擠壓鑄造將銅套與活塞鑄造成為一體的方法，包括如下步驟:
⑴、先按活塞成品圖加工好如圖5、圖6和圖7的銅套半成品8，在銅套半成品8的外圓上均勻地設有三條咬合槽3，要求銅套半成品8的內徑Φ1=產品圖規定銷孔內徑+切削加工餘量，且能與模型的銷孔軸裝合；要求銅套半成品的外徑Φ 2=產品圖規定的銅套外徑尺寸；
⑵、製作出如圖3和圖4的活塞擠壓模具，該活塞擠壓模具由:定模套4，定胎模5 ;楔形壓縮頭6，活塞型腔7，銷孔軸9，動胎模10，動模套11和裝耐磨圈槽12組成；
⑶、將模具在擠壓機上安裝好；
⑷、將銅套半成品8清洗乾淨後放入溫度為120°C的電爐內預熱13分鐘；
(5)、將加熱後的銅套半成品8，裝入活塞模具型腔7的銷孔軸9上；
(6)、把鋁熔液澆入活塞模具型腔7內，啟動擠壓機將楔形壓縮頭6壓下，使型腔7內鋁熔液承受IlOMap的比壓，保壓12秒鐘，然後打開動模，卸下鑄件，就為半成品，最後經切削加工，就成為如圖1和圖2的鑲有銅套I和有活塞銷座孔Φ2的活塞成品。
[0011]實施例3:用擠壓鑄造將銅套與活塞鑄造成為一體的方法，包括如下步驟:
⑴、先按活塞成品圖加工好如圖5、圖6和圖7的銅套半成品8，在銅套半成品8的外圓上均勻地設有三條咬合槽3，要求銅套半成品8的內徑Φ1=產品圖規定銷孔內徑+切削加工餘量，且能與模型的銷孔軸裝合；要求銅套半成品的外徑Φ 2=產品圖規定的銅套外徑尺寸；
⑵、製作出如圖3和圖4的活塞擠壓模具，該活塞擠壓模具由:定模套4，定胎模5 ;楔形壓縮頭6，活塞型腔7，銷孔軸9，動胎模10，動模套11和裝耐磨圈槽12組成；
⑶、將模具在擠壓機上安裝好；
⑷、將銅套半成品8清洗乾淨後放入溫度為160°C的電爐內預熱17分鐘；
(5)、將加熱後的銅套半成品8，裝入活塞模具型腔7的銷孔軸9上；
(6)、把鋁熔液澆入活塞模具型腔7內，啟動擠壓機將楔形壓縮頭6壓下，使型腔7內鋁熔液承受HOMap的比壓，保壓15秒鐘，然後打開動模，卸下鑄件，就為半成品，最後經切削加工，就成為如圖1和圖2的鑲有銅套I和有活塞銷座孔Φ2的活塞成品。
【權利要求】
1.一種將銅套與活塞鑄造成為一體的方法，其特徵是:該方法採用擠壓鑄造工藝將銅套與活塞鑄造成為一體，它是在活塞擠壓過程中，先把模具在擠壓機上安裝好，再把加工好的銅套半成品裝到活塞擠壓模型的銷孔軸上，並往型腔內澆滿鋁熔液，進行擠壓鑄造使銅套半成品與活塞鑄造成為一體。
2.根據權利要求1所述將銅套與活塞鑄造成為一體的方法，其特徵是:所述銅套與活塞擠壓鑄造成為一體的方法，包括如下步驟: A、按活塞產成品圖加工好銅套的半成品，在該半成品銅套的外圓周上設有咬合槽，要求銅套半成品的內徑Φ 1=產品圖規定銷孔內徑+切削加工餘量，且能與模型的銷孔軸裝合；要求銅套半成品的外徑Φ2=產品圖規定的銅套外徑尺寸； B、把銅套半成品徹底清洗乾淨，不得沾有油汙，在80°C~160°C的電爐內預熱8~17分鐘後，裝到活塞模型的銷孔軸上，將鋁熔液澆入活塞型腔，並隨即使楔形壓縮頭壓下，促使型腔內鋁熔液承受90~140Map的比壓，保壓10~15秒鐘後，把動模打開，卸下鑄件，就成為鑲有銅套的活塞成品鑄件； C、將鑲有銅套的活塞成品鑄件進行熱處理後，以活塞坯件的銷孔中心線為原始基準，進行切削加工，經檢驗合格後即成為銅套與活塞鑄造成為一體的成品。
3.根據權利要求1或2所述將銅套與活塞鑄造成為一體的方法，其特徵是:所述銅套與活塞擠壓鑄造成為一體的方法，包括如下步驟: A、先按活塞成品圖加工好如銅套半成品(8)，在銅套半成品(8)的外圓上均勻地設有三條咬合槽(3)，要求銅套半成品(8)的內徑Φ1=產品圖規定銷孔內徑+切削加工餘量，且能與模型的銷孔軸裝合；要求銅套半成品的外徑Φ2=產品圖規定的銅套外徑尺寸； B、製作出活塞擠壓模具，該活塞擠壓模具由:定模套(4)，定胎模(5);楔形壓縮頭(6)，活塞型腔(7)，銷孔軸(9)，動胎模(10)，動模套(11)和裝耐磨圈槽(12)組成； C、將活塞擠壓模具在擠壓機上安裝好； D、將銅套半成品(8)清洗乾淨後放入溫度為80°C的電爐內預熱10分鐘； E、將加熱後的銅套半成品(8)，裝入活塞模具型腔(7)的銷孔軸(9)上； F、把鋁熔液澆入活塞模具型腔(7)內，啟動擠壓機將楔形壓縮頭(6)壓下，使型腔(7)內鋁熔液承受90Map的比壓，保壓10秒鐘，然後打開動模，卸下鑄件，就為半成品，最後經切削加工，就成為鑲有銅套(I)和有活塞銷座孔Φ (2)的活塞成品。
4.根據權利要求1或2所述將銅套與活塞鑄造成為一體的方法，其特徵是:所述銅套與活塞擠壓鑄造成為一體的方法，包括如下步驟: A、先按活塞成品圖加工好銅套半成品(8)，在銅套半成品(8)的外圓上均勻地設有三條咬合槽(3)，要求銅套半成品(8)的內徑Φ1=產品圖規定銷孔內徑+切削加工餘量，且能與模型的銷孔軸裝合；要求銅套半成品的外徑Φ2=產品圖規定的銅套外徑尺寸； B、製作出活塞擠壓模具，該活塞擠壓模具由:定模套(4)，定胎模(5);楔形壓縮頭(6)，活塞型腔(7 )，銷孔軸(9 )，動胎模(10 )，動模套(11)和裝耐磨圈槽(12 )組成； C、將模具在擠壓機上安裝好； D、將銅套半成品8清洗乾淨後放入溫度為120°C的電爐內預熱13分鐘； E、將加熱後的銅套半成品(8)，裝入活塞模具型腔(7)的銷孔軸(9)上； F、把鋁熔液澆入活塞模具型腔(7)內，啟動擠壓機將楔形壓縮頭(6)壓下，使型腔7內鋁熔液承受IlOMap的比壓，保壓12秒鐘，然後打開動模，卸下鑄件，就為半成品，最後經切削加工，就成為鑲有銅套(I)和有活塞銷座孔Φ (2)的活塞成品。
5.根據權利要求1或2所述將銅套與活塞鑄造成為一體的方法，其特徵是:所述銅套與活塞擠壓鑄造成為一體的方法，包括如下步驟: A、先按活塞成品圖加工好銅套半成品(8)，在銅套半成品(8)的外圓上設有三條咬合槽(3)，要求銅套半成品(8)的內徑Φ1=產品圖規定銷孔內徑+切削加工餘量，且能與模型的銷孔軸裝合；要求銅套半成品的外徑Φ2=產品圖規定的銅套外徑尺寸； B、製作出活塞擠壓模具，該活塞擠壓模具由:定模套(4)，定胎模(5);楔形壓縮頭(6)，活塞型腔(7 )，銷孔軸(9 )，動胎模(10 )，動模套(11)和裝耐磨圈槽(12 )組成； C、將模具在擠壓機上安裝好； D、將銅套半成品(8)清洗乾淨後放入溫度為160°C的電爐內預熱17分鐘； E、將加熱後的銅套半成品(8)，裝入活塞模具型腔(7)的銷孔軸(9)上； F、把鋁熔液澆入活塞模具型腔(7)內，啟動擠壓機將楔形壓縮頭(6)壓下，使活塞模具型腔(7)內鋁熔液承受140Map的比壓，保壓15秒鐘，然後打開動模，卸下鑄件，就為半成品，最後經切削加工，就成為`鑲有銅套(I)和有活塞銷座孔Φ (2)的活塞成品。
【文檔編號】B22D18/02GK103722154SQ201410024470
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月20日 優先權日:2014年1月20日
【發明者】劉閣輝, 劉毅, 張偉斌 申請人:濱州東海龍活塞有限公司