一种铝合金活塞毛坯的差压铸造模具及方法技术

本发明专利技术涉及一种铝合金活塞毛坯的差压铸造模具，还涉及应用有该模具的铝合金活塞毛坯的差压铸造方法，与低压铸造工艺相比，本发明专利技术通过设置合理的工艺参数，实现了“低速充型”和“压力结晶”相结合，避免了紊流现象的发生，有效提高了铝合金液充型平稳性，也使铸件的抗拉强度(Rm)、伸长率(A)分别提高了20％、35％以上；本发明专利技术的模具采用燃烧室朝下、活塞内腔朝上的结构，实现了“自上而下”的凝固顺序，且铸型腔中的铝合金液在0.4～0.45MPa压力差下成形、凝固，提高了金属材料的利用率，避免了铸件内部易形成缩孔或存在疏松的缺陷，有效提高了铸件的内部质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及大马力发动机的铝合金活塞制造
，具体指一种铝合金活塞毛坯的差压铸造模具，本专利技术还涉及使用上述模具的铝合金活塞毛坯的差压铸造方法。
技术介绍
目前，国内外发动机的铝合金活塞主要采用金属型铸造、挤压铸造、低压铸造和锻造工艺成形。其中，大马力发动机的铝合金活塞主要采用金属型铸造和低压铸造工艺成形。然而，金属型铸造工艺的浇冒口系统重量较大，存在金属材料利用率低、铸件内部易形成缩孔或存在疏松等缺陷；而低压铸造工艺是通过作用在铝合金液上的压力控制浇注速度，存在铝合金液充型平稳性差、易发生紊流现象等问题。为了克服上述问题，目前，国外已经开始采用差压铸造工艺制造铝合金活塞，但迄今为止，采用差压铸造工艺制造的铝合金活塞的内部结构相对简单，对于带有内冷油道和高镍铸铁镶环的铝合金活塞，尚未见到采用差压铸造工艺制造的相关报导。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种铝合金活塞毛坯的差压铸造模具，该模具能制造带有内冷油道和高镍铸铁镶环的铝合金活塞。本专利技术所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种采用上述模具的铝合金活塞毛坯的差压铸造方法，该方法能有效利用金属材料，避免铸件内部形成缩孔或存在疏松的问题，且铝合金液的充型平稳性好。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种铝合金活塞毛坯的差压铸造模具，其特征在于包括：工作台，中部开设有第一通孔；坩埚，设置于所述工作台的下方，具有与所述第一通孔相连通的上端口，该坩埚的侧部开有第一进气咀；第一连板，设置于所述工作台上方，中部开设有与所述第一通孔相对应的第二通孔，且该第一连板的上端面上围绕第二通孔开设有一卡槽；升液管，下端穿过所述第一通孔、第二通孔伸入坩埚中，上端卡设于所述第一连板的卡槽内；燃烧室凸块，设置于所述第一连板的上方且中部开有与第二通孔相对应的第三通孔；底模，设置于所述工作台上并将第一连板、燃烧室凸块包围其中，该底模内周的下部形成有与第一连板、燃烧室凸块的外周紧配连接的第一台阶，该底模内周的上端形成有用于放置高镍铸铁镶环的第二台阶；铸型壁，设置于所述工作台上并将底模包围其中，该铸型壁内周的下部形成有与所述底模紧配连接并能防止高镍铸铁镶环上浮的第三台阶；密封罩，设置于所述铸型壁外周的工作台上且上端与铸型壁的上端相齐平，该密封罩的内周与所述铸型壁的外周之间形成有一间隙腔，该密封罩的两侧分别开有第二进气咀、出气咀；第二连板，设置于所述铸型壁、密封罩的上方；活塞内腔凸块，设置于所述第二连板的下方并位于铸型壁内；以及可溶盐芯，成型为环状并围绕所述活塞内腔凸块的外周布置，上端通过纵向布置的连杆固定在所述活塞内腔凸块上；所述铸型壁与第二连板、活塞内腔凸块、底模、燃烧室凸块共同围合形成铸型腔。作为本专利技术的进一步改进，还包括过滤网，该过滤网设于所述第一连板的卡槽内，且该过滤网的上、下端面分别与燃烧室凸块的下端面及升液管的上端面相贴合。设置该过滤网可以有效地阻止坩埚内铝合金液中的夹杂进入铸型腔内。作为优选，所述铸型壁包括能相互对合的左铸型壁及右铸型壁，且左铸型壁、右铸型壁的外周分别设置有便于将左铸型壁、右铸型壁打开或合拢的拉环。所述的密封罩包括能相互对合的上密封罩及下密封罩，所述第二进气咀开设于上密封罩上，所述出气咀开设于下密封罩上。采用上述结构，为模具的拆装提供了便利。在上述各方案中，所述连杆的上端脱卸式连接在活塞内腔凸块上，所述可溶盐芯设置于连杆的下端。为了便于移动第二连板，所述模具还包括能带动第二连板上下移动的上滑块，所述第二连板设于上滑块的下端。所述上密封罩的下端面与下密封罩的上端面之间设置有一密封垫。该结构是为了提高模具的密封性。一种应用有上述模具的铝合金活塞毛坯的差压铸造方法，其特征在于包括以下步骤：(1)向坩埚中注入铝合金液，并对模具进行组装；(2)分别打开第一进气咀及第二进气咀，调节铸型腔、间隙腔内的压力至0.6～0.8MPa；将坩埚中的铝合金液加热至650～680℃，对模具进行预热使铸型腔内的温度为250～300℃；(3)关闭第一进气咀及第二进气咀，打开出气咀，使铸型腔、间隙腔内的压力下降至与坩埚内铝合金液上方形成0.25～0.30MPa的压力差，关闭出气咀；在该压力差下，坩埚内的铝合金液通过升液管充填至铸型腔内；(4)铸型腔内充满铝合金液后，打开出气咀，使铸型腔、间隙腔内的压力下降至与坩埚内铝合金液上方形成0.4～0.45MPa的压力差。关闭出气咀，铸型腔内的铝合金液在该结晶压力下保压15～20min；(5)保压结束后，将活塞内腔凸块移开，成型的铝合金活塞毛坯留在铸型腔内；打开铸型壁，取出铝合金活塞毛坯，将可溶盐芯冲洗去除即可。作为优选，步骤(2)中调节所述铸型腔、间隙腔内的压力至0.6MPa。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)与低压铸造工艺相比，本专利技术采用差压铸造工艺制造带有内冷油道和高镍铸铁镶环的铝合金活塞毛坯，通过设置合理的工艺参数，实现了“低速充型”和“压力结晶”相结合，避免了紊流现象的发生，有效提高了铝合金液充型平稳性，也使铸件的抗拉强度(Rm)、伸长率(A)分别提高了20％、35％以上；(2)与金属型铸造工艺相比，本专利技术的模具采用燃烧室朝下、活塞内腔朝上的结构，实现了“自上而下”的凝固顺序，且铸型腔中的铝合金液在0.4～0.45MPa压力差下成形、凝固，提高了金属材料的利用率，避免了铸件内部易形成缩孔或存在疏松的缺陷，有效提高了铸件的内部质量；(3)本专利技术的模具在底模内周的上端设置用于放置高镍铸铁镶环的第二台阶，初步保证了高镍铸铁镶环的定位精度，而利用铸型壁内侧的第三台阶将高镍铸铁镶环压住，可以防止高镍铸铁镶环在铝合金液充型过程中上浮，进一步确保了高镍铸铁镶环的定位精度。附图说明图1为本专利技术实施例的结构示意图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。如图1所示，本专利技术的铝合金活塞毛坯的差压铸造模具包括工作台1、坩埚2、第一连板3、升液管4、燃烧室凸块5、底模6、铸型壁、密封罩、第二连板9、活塞内腔凸块10及可溶盐芯11。工作台1的中部开设有第一通孔，坩埚2设置于工作台1的下方，坩埚2的顶部具有与工作台1的第一通孔相连通的上端口，坩埚2的侧部开有第一进气咀21。第一连板3设置于工作台1的上方，第一连板3的中部开设有与工作台1的第一通孔相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝合金活塞毛坯的差压铸造模具，其特征在于包括：工作台，中部开设有第一通孔；坩埚，设置于所述工作台的下方，具有与所述第一通孔相连通的上端口，该坩埚的侧部开有第一进气咀；第一连板，设置于所述工作台上方，中部开设有与所述第一通孔相对应的第二通孔，且该第一连板的上端面上围绕第二通孔开设有一卡槽；升液管，下端穿过所述第一通孔、第二通孔伸入坩埚中，上端卡设于所述第一连板的卡槽内；燃烧室凸块，设置于所述第一连板的上方且中部开有与第二通孔相对应的第三通孔；底模，设置于所述工作台上并将第一连板、燃烧室凸块包围其中，该底模内周的下部形成有与第一连板、燃烧室凸块的外周紧配连接的第一台阶，该底模内周的上端形成有用于放置高镍铸铁镶环的第二台阶；铸型壁，设置于所述工作台上并将底模包围其中，该铸型壁内周的下部形成有与所述底模紧配连接并能防止高镍铸铁镶环上浮的第三台阶；密封罩，设置于所述铸型壁外周的工作台上且上端与铸型壁的上端相齐平，该密封罩的内周与所述铸型壁的外周之间形成有一间隙腔，该密封罩的两侧分别开有第二进气咀、出气咀；第二连板，设置于所述铸型壁、密封罩的上方；活塞内腔凸块，设置于所述第二连板的下方并位于铸型壁内；以及可溶盐芯，成型为环状并围绕所述活塞内腔凸块的外周布置，上端通过纵向布置的连杆固定在所述活塞内腔凸块上；所述铸型壁与第二连板、活塞内腔凸块、底模、燃烧室凸块共同围合形成铸型腔。...

【技术特征摘要】
1.一种铝合金活塞毛坯的差压铸造模具，其特征在于包括：
工作台，中部开设有第一通孔；
坩埚，设置于所述工作台的下方，具有与所述第一通孔相连通的上端口，该坩埚的
侧部开有第一进气咀；
第一连板，设置于所述工作台上方，中部开设有与所述第一通孔相对应的第二通孔，
且该第一连板的上端面上围绕第二通孔开设有一卡槽；
升液管，下端穿过所述第一通孔、第二通孔伸入坩埚中，上端卡设于所述第一连板
的卡槽内；
燃烧室凸块，设置于所述第一连板的上方且中部开有与第二通孔相对应的第三通
孔；
底模，设置于所述工作台上并将第一连板、燃烧室凸块包围其中，该底模内周的下
部形成有与第一连板、燃烧室凸块的外周紧配连接的第一台阶，该底模内周的上端形成
有用于放置高镍铸铁镶环的第二台阶；
铸型壁，设置于所述工作台上并将底模包围其中，该铸型壁内周的下部形成有与所
述底模紧配连接并能防止高镍铸铁镶环上浮的第三台阶；
密封罩，设置于所述铸型壁外周的工作台上且上端与铸型壁的上端相齐平，该密封
罩的内周与所述铸型壁的外周之间形成有一间隙腔，该密封罩的两侧分别开有第二进气
咀、出气咀；
第二连板，设置于所述铸型壁、密封罩的上方；
活塞内腔凸块，设置于所述第二连板的下方并位于铸型壁内；以及
可溶盐芯，成型为环状并围绕所述活塞内腔凸块的外周布置，上端通过纵向布置的
连杆固定在所述活塞内腔凸块上；
所述铸型壁与第二连板、活塞内腔凸块、底模、燃烧室凸块共同围合形成铸型腔。
2.根据权利要求1所述的铝合金活塞毛坯的差压铸造模具，其特征在于：还包括
过滤网，该过滤网设于所述第一连板的卡槽内，且该过滤网的上、下端面分别与燃烧室
凸块的下端面及升液管的上端面相贴合。
3.根据权利要求1所述的铝合金活塞毛坯的差压铸造模具，其特征在于：所述铸
型壁包括能相互对合的左铸型壁及右铸型壁，且左铸型壁、右铸型壁的外周分别设置有
便于将左铸型壁、右铸型壁打开或合...

【专利技术属性】
技术研发人员：李素梅，侯林冲，侯立群，范云波，张立君，邢志媛，王旭东，杨忠平，吕娟，张海军，
申请(专利权)人：中国兵器科学研究院宁波分院，
类型：发明
国别省市：浙江;33