CN106925749A - 挤压铸造铝活塞用耐高压盐芯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种挤压铸造铝活塞用耐高压盐芯的制备方法，其特征在于包括如下制备工艺步骤：①焙烧；②球磨及筛分；③配料；④模压成型；⑤机械加工；⑥塑封；⑦冷等静压；⑧烧结。与现有技术相比，本发明的优点在于：所得盐芯强度高、致密度高、线膨胀系数小，可承受120MPa～150MPa的压强以及挤压铸造时金属液高温高压的冲击，挤压铸造后形成的活塞油道形状光滑、位置精确、内冷油道清理简便。

Description

挤压铸造铝活塞用耐高压盐芯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于制作挤压铸造铝活塞的附件，尤其涉及一种盐芯的制备方法。
背景技术
挤压铸造活塞以其优良的性能受到广泛关注，将挤压铸造和内冷油道结合，可使活塞头部温度明显降低，使其承受的爆发压力、可靠性、寿命等均得到提高。
一般重力铸造活塞采用可溶盐芯工艺形成内冷油道。而这种盐芯在用于挤压铸造时由于强度低、线膨胀系数大，难以承受金属液高温高压的冲击，导致盐芯断裂或金属液向盐芯渗透，从而造成活塞的报废。国内外高强度可溶盐芯技术尚不成熟，盐芯最大承受压力只有80MPa，不能满足高比压挤压铸造活塞的制造要求。因此，需要研制开发能够满足挤压铸造活塞性能要求的高强度、耐高压的新型盐芯来提高活塞内冷油道质量。
为此，本申请人公开了一种改进的制造方法，见申请号为201310663936.8的中国发明专利申请公开《活塞内冷油腔盐芯预制件的制造方法》(申请公布号CN 103624216 A)，该申请包括如下步骤：①铜管灌盐；②压制变形；③弯制成形；④焊接成形；⑤灌入熔盐；⑥烘干；⑦烘干后，将坯件去除表面氧化皮，获得预制件成品。与现有技术相比，本发明的优点在于：克服了常规可溶盐芯的强度和表面质量不能满足挤压铸造工艺压强的缺点，采用本发明制造的高强度活塞内冷油腔盐芯预制件完全能够挤压铸造120MPa-150MPa的压强，挤压铸造形成的活塞内冷油腔表面光滑。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而另外提供一种高强度、致密度高、线膨胀系数小的挤压铸造铝活塞用耐高压盐芯的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种挤压铸造铝活塞用耐高压盐芯的制备方法，其特征在于包括如下制备工艺步骤：
①焙烧：将工业盐加热去除水分、氧化物夹渣；加热温度650℃～700℃，保温时间2h～4h；
②球磨及筛分：将焙烧后的工业盐放入球磨机中球磨10h～16h，粒度控制在30μm以下；
③配料：将原料按重量百分比70％～80％工业盐、重量百分比5％～10％钛酸铝、重量百分比5％～10％氧化铝纤维、重量百分比2.5％～5％高铝水泥、重量百分比2.5％～5％特种粘结剂混合均匀；
④模压成型：将混合好的原料放入模具型腔中，使原料在型腔中分布均匀，压制成型，得到盐芯；
⑤机械加工：将压制好的盐芯进行机械加工，使尺寸满足设计要求；
⑥塑封：将加工后的盐芯用塑封膜缠绕保护；
⑦冷等静压：将塑封膜保护好的盐芯置于冷等静压机中进行冷等静压；
⑧烧结：去除塑封膜，放入烧结炉中，750℃～800℃下保温2h～4h；然后随炉冷却，炉温低于150℃出炉。
作为优选，步骤中⑥中所述的塑封膜缠绕保护采用如下操作：塑封膜为连通式，第一层正向缠绕盐芯3～5圈，第二层反向缠绕盐芯3～5圈。
作为优选，步骤⑦中所述的冷等静压采用如下方式进行：在180MPa～200MPa压力下保压10s～30s，加压介质采用粘度指数为110～120的等静压专用油。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明所制造的盐芯是在普通盐芯的基础上，添加热稳定性和高温强度极好的钛酸铝粉末、氧化铝纤维、高铝水泥以及少量特种粘结剂，采用球磨处理控制物料的粒度小于30μm，然后模压成型，再经过冷等静压处理，最后进行烧结。
克服了常规重力铸造用盐芯的强度和表面质量不能满足挤压铸造工艺高比压的缺点，采用本发明制造的盐芯完全能够挤压铸造120MPa～150MPa的压强，挤压铸造形成的活塞内冷油腔表面光滑；盐芯成型后经过冷等静压处理，可极大提高盐芯的致密度和强度，并可防止铝液渗入；冷等静压处理前，将盐芯用塑封膜缠绕保护，操作简单，成本低廉，同时冷等静压处理的加压介质选用专用油，有效避免了冷等静压过程中加压介质的渗入，保证了盐芯的质量。
所得盐芯强度高、致密度高、线膨胀系数小，可承受120MPa～150MPa的压强以及挤压铸造时金属液高温高压的冲击，挤压铸造后形成的活塞油道形状光滑、位置精确、内冷油道清理简便，为挤压铸造活塞内冷油道的研究开发提供依据和支持。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
①焙烧：将工业盐放入箱式炉中加热，去除水分、氧化物夹渣等。加热温度650℃，保温时间3h。
②球磨及筛分：将焙烧后的工业盐放入200kg球磨机中球磨12h，粒度控制在30μm以下。
③配料：将原料按75％工业盐、10％钛酸铝、8％氧化铝纤维、5％高铝水泥、2％特种粘结剂在混料机中混合均匀。
④模压成型：将混合好的原料放入硬质合金模具型腔中，使原料在型腔中分布均匀，用压力压制成型。
⑤机械加工：将压制好的盐芯进行机械加工，使尺寸满足要求。
⑥塑封：将加工后的盐芯用特制的塑封膜缠绕保护。特制的塑封膜为连通式，第一层正向缠绕盐芯3圈，第二层反向缠绕盐芯3圈。
⑦冷等静压：将塑封膜保护好的盐芯置于冷等静压机中200MPa保压20s，提高盐芯致密度。加压介质为等静压专用油，粘度指数120。
⑧烧结：去除塑封膜，放入箱式炉中，780℃下保温2h。然后随炉冷却，炉温低于150℃出炉。
本实例所得到的挤压铸造用耐高压盐芯强度高、致密度高、线膨胀系数小，可承受120MPa～150MPa的压强以及挤压铸造时金属液高温高压的冲击，挤压铸造形成的活塞内冷油腔表面光滑。
实施例2：
①焙烧：将工业盐放入箱式炉中加热，去除水分、氧化物夹渣等。加热温度680℃，保温时间2h。
②球磨及筛分：将焙烧后的工业盐放入200kg球磨机中球磨14h，粒度控制在30μm以下。
③配料：将原料按80％工业盐、8％钛酸铝、6％氧化铝纤维、3％高铝水泥、3％特种粘结剂在混料机中混合均匀。
④模压成型：将混合好的原料放入硬质合金模具型腔中，使原料在型腔中分布均匀，用压力压制成型。
⑤机械加工：将压制好的盐芯进行机械加工，使尺寸满足要求。
⑥塑封：将加工后的盐芯用特制的塑封膜缠绕保护。特制的塑封膜为连通式，第一层正向缠绕盐芯5圈，第二层反向缠绕盐芯5圈。
⑦冷等静压：将塑封膜保护好的盐芯置于冷等静压机中180MPa保压30s，提高盐芯致密度。加压介质为等静压专用油，粘度指数120。
⑧烧结：去除塑封膜，放入箱式炉中，750℃下保温3h。然后随炉冷却，炉温低于150℃出炉。
本实例所得到的挤压铸造用耐高压盐芯强度高、致密度高、线膨胀系数小，可承受120MPa～150MPa的压强以及挤压铸造时金属液高温高压的冲击，挤压铸造形成的活塞内冷油腔表面光滑。

Claims (3)

1.一种挤压铸造铝活塞用耐高压盐芯的制备方法，其特征在于包括如下制备工艺步骤：
①焙烧：将工业盐加热去除水分、氧化物夹渣；加热温度650℃～700℃，保温时间2h～4h；
②球磨及筛分：将焙烧后的工业盐放入球磨机中球磨10h～16h，粒度控制在30μm以下；
③配料：将原料按重量百分比70％～80％工业盐、重量百分比5％～10％钛酸铝、重量百分比5％～10％氧化铝纤维、重量百分比2.5％～5％高铝水泥、重量百分比2.5％～5％特种粘结剂混合均匀；
④模压成型：将混合好的原料放入模具型腔中，使原料在型腔中分布均匀，压制成型，得到盐芯；
⑤机械加工：将压制好的盐芯进行机械加工，使尺寸满足设计要求；
⑥塑封：将加工后的盐芯用塑封膜缠绕保护；
⑦冷等静压：将塑封膜保护好的盐芯置于冷等静压机中进行冷等静压；
⑧烧结：去除塑封膜，放入烧结炉中，750℃～800℃下保温2h～4h；然后随炉冷却，炉温低于150℃出炉。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤中⑥所述的塑封膜缠绕保护采用如下操作：塑封膜为连通式，第一层正向缠绕盐芯3～5圈，第二层反向缠绕盐芯3～5圈。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤⑦中所述的冷等静压采用如下方式进行：在180MPa～200MPa压力下保压10s～30s，加压介质采用粘度指数为110～120的等静压专用油。
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