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，該方法采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(jī)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，并往型腔內(nèi)澆滿鋁熔液，進(jìn)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(chǎn)成品圖加工好銅套的半成品，2、把銅套半成品洗干凈，放入電爐內(nèi)預(yù)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(jìn)行擠壓鑄造成；3、將鑲有銅套的活塞成品鑄件進(jìn)行熱處理和切削加工，經(jīng)檢驗(yàn)合格后即為成品。本方法生產(chǎn)的活塞在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)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(jié)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將銅套與活塞鑄造成為一體的方法，屬于機(jī)械鑄造【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代活塞式內(nèi)燃機(jī)對所用活塞的要求是:比重小，耐高溫和耐磨損。而現(xiàn)在大部分活塞是用鋁合金為原料，采用重力鑄造而成，因?yàn)殇X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(nèi)潤滑條件不好，所以磨損快，影響發(fā)動機(jī)技術(shù)性能和使用壽命。為了解決這個問題，很多高性能發(fā)動機(jī)的活塞銷孔座的孔內(nèi)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采用過盈配合的工藝方法來實(shí)現(xiàn)，其工藝的過程是:
1、先將活塞按產(chǎn)品圖加工完畢，要求其銷座孔內(nèi)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于活塞，銷座孔的過盈量，內(nèi)徑為活塞成品圖規(guī)定的銷孔尺寸；
3、把活塞放在溫度為150°C?180°C的機(jī)油內(nèi)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(shè)備的冷卻箱內(nèi)，在_120°C?_140°C的溫度下，保持一定時間，待銅套收縮后，再將銅套裝入銷座孔內(nèi)；
這種將銅套與活塞銷座孔采用過盈配合的方法，有以如下缺點(diǎn):1、若過盈量稍大，發(fā)動機(jī)在高溫高壓下運(yùn)轉(zhuǎn)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(chǎn)生功率下降，加快兩者的磨損，甚者，還能使銅套內(nèi)徑失圓量增加，咬死浮動的活塞銷；
2、若過盈量稍小，則在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，能使銅套與銷座孔配合不緊，而產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動或軸向竄動,甚者還會產(chǎn)生氣缸拉傷；
3、銅套與活塞各自加工好后，兩者在熱裝或冷處理的狀態(tài)下進(jìn)行過盈配合，是活塞最后一道精加工工序，這樣裝配的產(chǎn)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(chǎn)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述采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(fā)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(chǎn)成本，使活塞達(dá)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(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，解決其技術(shù)問題，本發(fā)明采用技術(shù)方案是:該方法采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(jī)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，并往型腔內(nèi)澆滿鋁熔液，進(jìn)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(chǎn)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(shè)有咬合槽，要求銅套半成品的內(nèi)徑Φ 1=產(chǎn)品圖規(guī)定銷孔內(nèi)徑+切削加工余量，且能與模型的銷孔軸裝合；要求銅套半成品的外徑Φ 2=產(chǎn)品圖規(guī)定的銅套外徑尺寸；
⑵、把銅套半成品徹底清洗干凈，不得沾有油污，在80°C?160°C的電爐內(nèi)預(yù)熱8?17分鐘后，裝到活塞模型的銷孔軸上，將鋁熔液澆入活塞型腔，并隨即使楔形壓縮頭壓下，促使型腔內(nèi)鋁熔液承受90?140Map的比壓，保壓10?15秒鐘后，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(jìn)行熱處理后，以活塞鑄件的銷孔中心線為原始基準(zhǔn)，進(jìn)行切削加工，經(jīng)檢驗(yàn)合格后即成為銅套與活塞鑄造成為一體的成品。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下特點(diǎn)和進(jìn)步:1.本技術(shù)方案的機(jī)理是:鋁熔液在擠壓鑄造凝固中產(chǎn)生細(xì)密晶粒和發(fā)生不同的物理現(xiàn)象為依據(jù)。由于鋁熔液在IOOMap以上比壓下擠壓鑄造，產(chǎn)生十分細(xì)密的晶粒，縮短了晶胞之間的距離，增加了晶胞的連結(jié)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(shè)有三條咬合槽，更增加對銅套的機(jī)械夾緊力，擠壓中雙金屬緊密接觸，液態(tài)鋁對銅套表面的浸潤作用，迅速提高了已預(yù)熱好的銅套表面溫度而產(chǎn)生焊合現(xiàn)象。在我們常年生產(chǎn)和試驗(yàn)中證明以上機(jī)理是可靠的；
2、因銅套與活塞擠壓鑄造成一體，且一同進(jìn)行熱處理，兩者之間的鑄造應(yīng)力完全消除，并同時進(jìn)行了定性處理，沒有兩者因過盈配合產(chǎn)生的脹力，因此，這種活塞在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)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(jié)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(chǎn)工藝，提高了生產(chǎn)效益，降低產(chǎn)品成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明所述鑲銅套活塞的結(jié)構(gòu)示意主視圖，
圖2是圖1的俯視圖，
圖3是本發(fā)明的活塞擠壓模具的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明:
實(shí)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(shè)有咬合槽3，要求銅套半成品8的內(nèi)徑Φ 1=產(chǎn)品圖規(guī)定銷孔內(nèi)徑+切削加工余量，且能與模型的銷孔軸裝合；要求銅套半成品的外徑Φ2=產(chǎn)品圖規(guī)定的銅套外徑尺寸；
⑵、制作出如圖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(jī)上安裝好；
⑷、將銅套半成品8清洗干凈后放入溫度為80°C的電爐內(nèi)預(yù)熱10分鐘；
(5)、將加熱后的銅套半成品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(nèi)，啟動擠壓機(jī)將楔形壓縮頭6壓下，使型腔7內(nèi)鋁熔液承受90Map的比壓，保壓10秒鐘，然后打開動模，卸下鑄件，就為半成品，最后經(jīng)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(shí)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(shè)有三條咬合槽3，要求銅套半成品8的內(nèi)徑Φ1=產(chǎn)品圖規(guī)定銷孔內(nèi)徑+切削加工余量，且能與模型的銷孔軸裝合；要求銅套半成品的外徑Φ 2=產(chǎn)品圖規(guī)定的銅套外徑尺寸；
⑵、制作出如圖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(jī)上安裝好；
⑷、將銅套半成品8清洗干凈后放入溫度為120°C的電爐內(nèi)預(yù)熱13分鐘；
(5)、將加熱后的銅套半成品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(nèi)，啟動擠壓機(jī)將楔形壓縮頭6壓下，使型腔7內(nèi)鋁熔液承受IlOMap的比壓，保壓12秒鐘，然后打開動模，卸下鑄件，就為半成品，最后經(jīng)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(shí)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(shè)有三條咬合槽3，要求銅套半成品8的內(nèi)徑Φ1=產(chǎn)品圖規(guī)定銷孔內(nèi)徑+切削加工余量，且能與模型的銷孔軸裝合；要求銅套半成品的外徑Φ 2=產(chǎn)品圖規(guī)定的銅套外徑尺寸；
⑵、制作出如圖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(jī)上安裝好；
⑷、將銅套半成品8清洗干凈后放入溫度為160°C的電爐內(nèi)預(yù)熱17分鐘；
(5)、將加熱后的銅套半成品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(nèi)，啟動擠壓機(jī)將楔形壓縮頭6壓下，使型腔7內(nèi)鋁熔液承受HOMap的比壓，保壓15秒鐘，然后打開動模，卸下鑄件，就為半成品，最后經(jīng)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(quán)利要求】
1.一種將銅套與活塞鑄造成為一體的方法，其特征是:該方法采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(jī)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，并往型腔內(nèi)澆滿鋁熔液，進(jìn)行擠壓鑄造使銅套半成品與活塞鑄造成為一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述將銅套與活塞鑄造成為一體的方法，其特征是: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(chǎn)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(shè)有咬合槽，要求銅套半成品的內(nèi)徑Φ 1=產(chǎn)品圖規(guī)定銷孔內(nèi)徑+切削加工余量，且能與模型的銷孔軸裝合；要求銅套半成品的外徑Φ2=產(chǎn)品圖規(guī)定的銅套外徑尺寸； B、把銅套半成品徹底清洗干凈，不得沾有油污，在80°C~160°C的電爐內(nèi)預(yù)熱8~17分鐘后，裝到活塞模型的銷孔軸上，將鋁熔液澆入活塞型腔，并隨即使楔形壓縮頭壓下，促使型腔內(nèi)鋁熔液承受90~140Map的比壓，保壓10~15秒鐘后，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(jìn)行熱處理后，以活塞坯件的銷孔中心線為原始基準(zhǔn)，進(jìn)行切削加工，經(jīng)檢驗(yàn)合格后即成為銅套與活塞鑄造成為一體的成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述將銅套與活塞鑄造成為一體的方法，其特征是: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(shè)有三條咬合槽(3)，要求銅套半成品(8)的內(nèi)徑Φ1=產(chǎn)品圖規(guī)定銷孔內(nèi)徑+切削加工余量，且能與模型的銷孔軸裝合；要求銅套半成品的外徑Φ2=產(chǎn)品圖規(guī)定的銅套外徑尺寸； B、制作出活塞擠壓模具，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(jī)上安裝好； D、將銅套半成品(8)清洗干凈后放入溫度為80°C的電爐內(nèi)預(yù)熱10分鐘； E、將加熱后的銅套半成品(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(nèi)，啟動擠壓機(jī)將楔形壓縮頭(6)壓下，使型腔(7)內(nèi)鋁熔液承受90Map的比壓，保壓10秒鐘，然后打開動模，卸下鑄件，就為半成品，最后經(jīng)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(jù)權(quán)利要求1或2所述將銅套與活塞鑄造成為一體的方法，其特征是: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(shè)有三條咬合槽(3)，要求銅套半成品(8)的內(nèi)徑Φ1=產(chǎn)品圖規(guī)定銷孔內(nèi)徑+切削加工余量，且能與模型的銷孔軸裝合；要求銅套半成品的外徑Φ2=產(chǎn)品圖規(guī)定的銅套外徑尺寸； B、制作出活塞擠壓模具，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(jī)上安裝好； D、將銅套半成品8清洗干凈后放入溫度為120°C的電爐內(nèi)預(yù)熱13分鐘； E、將加熱后的銅套半成品(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(nèi)，啟動擠壓機(jī)將楔形壓縮頭(6)壓下，使型腔7內(nèi)鋁熔液承受IlOMap的比壓，保壓12秒鐘，然后打開動模，卸下鑄件，就為半成品，最后經(jīng)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(jù)權(quán)利要求1或2所述將銅套與活塞鑄造成為一體的方法，其特征是: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(shè)有三條咬合槽(3)，要求銅套半成品(8)的內(nèi)徑Φ1=產(chǎn)品圖規(guī)定銷孔內(nèi)徑+切削加工余量，且能與模型的銷孔軸裝合；要求銅套半成品的外徑Φ2=產(chǎn)品圖規(guī)定的銅套外徑尺寸； B、制作出活塞擠壓模具，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(jī)上安裝好； D、將銅套半成品(8)清洗干凈后放入溫度為160°C的電爐內(nèi)預(yù)熱17分鐘； E、將加熱后的銅套半成品(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(nèi)，啟動擠壓機(jī)將楔形壓縮頭(6)壓下，使活塞模具型腔(7)內(nèi)鋁熔液承受140Map的比壓，保壓15秒鐘，然后打開動模，卸下鑄件，就為半成品，最后經(jīng)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(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】劉閣輝, 劉毅, 張偉斌 申請人:濱州東海龍活塞有限公司