改善活塞头部金相组织的活塞铸造模具制造技术

一种改善活塞头部金相组织的活塞铸造模具，主要由内模、底模和外模组成，底模上冷却水腔的传热部位壁厚减小至６ｍｍ；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。采用本新型可以改善活塞头金相组织、细化活塞头金相组织的１～２级，提高铸造效率１５％以上。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及铸造选用模具，特别是汽车发动机活塞头模具制造领域。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种改善活塞头部金相组织的活塞铸造模具，以保证活塞头部质量、提高铸造生产效率，降低生产成本。本新型的目的是这样实现的：一种改善活塞头部金相组织的活塞铸造模具，主要由内模、底模和外模组成，底模上冷却水腔的传热部位壁厚减小至6mm；所述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。上述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。上述外模前部的长度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。与现有技术相比，本新型的有益效果是：1、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进一步缩小，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；使之同一活塞头部前后硬度差减小到5个HB以内。2、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，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。-->3、改进活塞铸造模具中活塞成形外模的结构，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；同时增大活塞成形外模后部(无补缩冒口-侧)的模具厚度，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。4、产品质量得到提高将本工艺技术运用到YC6108G活塞、LR105活塞、N485活塞、N485AW活塞、RCB108活塞、LR108-1活塞等活塞品种上，(见工艺工装模具设计数据表)，其效果均能达到：细化活塞金相组织，达到1-2级，头部初晶硅细化到10-20微米；采用铸淬工艺，同一活塞头部前后硬度差减小到5个HB以内。5、降低生产成本、提高活塞生产效率缩短补缩时间，铸造效率提高15％以上；减小冒口，减少单个活塞毛坯铝液用量，提高铝液利用率，降低生产成本。附图说明图1-1和图1-2分别是改进前活塞毛坯结构的主视图和K向视图；图2-1和图2-2分别是本新型活塞毛坯结构的主视图和K向视图；图3是改进前常规活塞成形底模结构图；图4是本新型的活塞成形底模结构图；图5是改进前活塞成形外模结构图；图6是本新型活塞成形外模结构图；图7-1和图7-2分别是495T活塞改进前与改进后的活塞头部金相对比(100倍)图；图8-1和图8-2分别是495T活塞改进前与改进后的燃烧室到内顶金相对比(100倍)图。具体实施方式一种改善活塞头部金相组织的活塞铸造模具，主要由内模、底模和外模组成，底模上冷却水腔的传热部位壁厚减小至6mm；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。本工艺技术具体在共晶Al-Si合金活塞上实施，具体品种为495T；-->为了保证实验的准确性，需对设计及生产的各个环节进行监控，过程如下：1、工装模具设计：根据本工艺
技术实现思路
、原理及效果分析进行工装模具设计。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2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、55m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善活塞头部金相组织的活塞铸造模具，主要由内模、底模和外模组成，其特征是：所述底模上冷却水腔（３）的传热部位壁厚减小至６ｍｍ；所述外模上浇冒口（２）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。

【技术特征摘要】
1.一种改善活塞头部金相组织的活塞铸造模具，主要由内模、底模和外模组成，其特征是：所述底模上冷却水腔(3)的传热部位壁厚减小至6mm；所述外模上浇冒口(2)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。2.根据权利要求1所述改善活塞头部金相组织的活塞铸造模具，其特征是：所述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49...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨庆年，彭明诚，何光驰，文均，陈革，
申请(专利权)人：成都银河动力股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]