CN111485190A - 一种削减镶环活塞粘结不良的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种削减镶环活塞粘结不良的方法及装置，在熔铝加热炉内设置铝液容器，把镶环工件挂在熔铝液加热炉炉边；通过熔铝加热炉加热使炉内温度为730‑740℃以铝液容器内置的铝熔化液体，形成镶环渗铝液，利用熔铝加热炉炉内730‑740℃的高温散发的热量使熔铝加热炉炉边温度为60‑70℃以对镶环工件加热、烘干镶环工件表面水分及湿气；在准备镶环渗铝液过程中完成镶环工件预热过程，简化程序、节省时间和节约能源；完成镶环工件预热过程的时间为30分钟以缩短时间。具有免除专门预热炉成本低、节约能源及镶环预热温度低减少镶环表面产生氧化膜、降低镶环粘结不良率和铸造CT周期短等突出的实质性特点和显著技术进步。

Description

一种削减镶环活塞粘结不良的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种削减镶环活塞粘结不良的方法及装置。属于汽车及其配件制造技术领域。
背景技术
现有技术中，镶环活塞的铸造工艺流程，包括镶环预热、镶环渗铝、铸造和制品冷却等步骤，其中：镶环预热是指在保温炉(100℃)预热1小时，存在缺陷：(1)需要使用专用保温炉进行预热，成本高；(2)高温状态下预热1小时，容易在镶环表面会形成氧化层。镶环渗铝是在735℃条件下浸渗300秒，存在缺陷：时间长、效率低。铸造是指在模温≥280℃条件下铸造成型，用时时间CT为150秒左右，存在缺陷：由于从镶环渗铝到注汤完成时间长，造成镶环表面氧化膜生成使铸造时间CT增加，即铸造时间长、生产效率低。制品冷却是指在水温70℃条件下冷却5分钟，存在缺陷；冷却时间长、效率低。
发明内容
本发明的目的之一，是为了解决现有技术的镶环活塞的铸造工艺存在使用专门预热炉成本高、浪费能及源镶环预热温度高易使镶环表面产生氧化膜、镶环粘结不良率高、铸造CT周期长的问题，提供一种削减镶环活塞粘结不良的方法，具有免除专门预热炉成本低、节约能源及镶环预热温度低减少镶环表面产生氧化膜、降低镶环粘结不良率和铸造CT周期短等突出的实质性特点和显著技术进步。
本发明的目的之二，是为了提供一种削减镶环活塞粘结不良的装置。
存在的问题；提供重新研究开发适合生产工艺，以达到提高生产效率，削减不良、降成本目的，实现改善输出效果最大化的目的。
本发明的目的之一可以通过以下技术方案达到：
一种削减镶环活塞粘结不良的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)镶环预热及准备镶环渗铝液，首先设置熔铝加热炉，在熔铝加热炉内设置铝液容器，把镶环工件挂在熔铝液加热炉炉边；然后通过熔铝加热炉加热使炉内温度为730-740℃以铝液容器内置的铝熔化液体，形成镶环渗铝液，同时利用熔铝加热炉炉内730-740℃的高温散发的热量使熔铝加热炉炉边温度为60-70℃以对镶环工件加热、烘干镶环工件表面水分及湿气；在准备镶环渗铝液过程中完成镶环工件预热过程，准备镶环渗铝液过程中完成镶环工件预热过程合二为一以简化程序、节省时间和节约能源；完成镶环工件预热过程的时间为30分钟以缩短时间；
2)镶环渗铝，将镶环放于铝液容器的730-740℃的合金铝液中浸泡280-320秒，使镶环表面形成合金层，具体是镶环表面粘附有一层薄薄的液态铝，以提高镶环工件与铸件母材的粘结度，减少粘结不良；
3)铸造镶环活塞，首先准备铸造铝液，在熔铝炉中将铝合金溶解、除渣、除气处理，形成铸造铝液，所述铸造铝液温度控制在720-740℃；将活塞模具升温至280℃以上，然后将完成渗铝的镶环工件放入活塞模具中的镶环放置定位点，把铸造铝液注入活塞模具型腔中以完成浇注，完成浇注后形成镶环活塞铸件，浇注时间控制在20-28秒以缩短时间；
4)镶环活塞铸件冷却，将镶环活塞铸件平放于水温60-70℃的水里，水位低于放置镶环部位(即水不能淹没到镶环部位)，停留3-5分钟取出，以利于提高镶环活塞铸件的硬度及镶环活塞铸件进行下一步加工；完成镶环活塞制备过程。
本发明的目的之一还可以通过以下技术方案达到：
进一步地，步骤1)所述制备镶环渗铝液过程，包括除渣、除气处理，是指投入除渣剂、GBF处理步骤，镶环渗铝液中含渣量、含氢量符合设定标准。
进一步地，步骤1)所述的把镶环工件挂在渗铝液炉边预热，是指渗铝液炉边预热温度在60-70℃，放置预热时间为30分钟以上，以使镶环表面氧化物减小。
进一步地，步骤3)所述的铸造镶环活塞，总耗时为CT＝135秒；所述的准备铸造铝液，包括除渣、除气处理，是指投入除渣剂、除气剂GBF处理步骤，使铸造铝液含渣量、含氢量符合设定标准。
本发明的目的之二可以通过以下技术方案达到：
一种削减镶环活塞粘结不良的装置，包括渗铝结构和冷却结构，其结构特点在于：渗铝结构包括熔解炉和铝液容器，铝液容器设置在熔解炉内，形成加热熔铝结构；在熔解炉的上端面设有挂钩架，挂钩架的端部设有渗铝挂钩，所述渗铝挂钩的上端活动连接在挂钩架上，渗铝挂钩的下端为带钩部伸入铝液容器的铝液中；在熔解炉的上端面设有镶环架，镶环架上设有镶环挂杆以挂接若干个镶环，使镶环就近在熔解炉旁边受热；形成熔铝及近距离预热镶环双功能结构；所述冷却结构包括水箱和设置在水箱内腔的支承面，所述支承面用于放置镶环活塞工件，镶环活塞工件在水中的位置保持镶环活塞工件的镶环位于水平面之上。
本发明的目的之二还可以通过以下技术方案达到：
进一步地，所述镶环架呈竖横折弯曲状，其前端向下弯折并与熔解炉易装拆式连接以方便拆卸，其后端向弯折以阻挡及挂接镶环。
进一步地，所述挂钩架竖横弯曲状，其前部向下弯折成竖杆并与熔解炉固定连接，其后部成横杆并在后端部设有横向通孔以连接渗铝挂钩；所述渗铝挂钩呈竖横折弯曲状，其前端为横杆以插入挂钩架的横向通孔形成活动连接结构，其后部为竖杆，在竖杆的后端形成一向上弯钩以挂接镶环浸于铝液中。
本发明具有如下突出的实质性特点和技术进步：
1、本发明涉及的削减镶环活塞粘结不良的方法，由于镶环预热及准备镶环渗铝液，首先设置熔铝加热炉，在熔铝加热炉内设置铝液容器，把镶环工件挂在熔铝液加热炉炉边；然后通过熔铝加热炉加热使炉内温度为730-740℃以铝液容器内置的铝熔化液体，形成镶环渗铝液，同时利用熔铝加热炉炉内730-740℃的高温散发的热量使熔铝加热炉炉边温度为60-70℃以对镶环工件加热、烘干镶环工件表面水分及湿气；在准备镶环渗铝液过程中完成镶环工件预热过程，准备镶环渗铝液过程中完成镶环工件预热过程合二为一以简化程序、节省时间和节约能源；完成镶环工件预热过程的时间为30分钟以缩短时间；因此能够解决现有技术的镶环活塞的铸造工艺存在使用专门预热炉成本高、浪费能及源镶环预热温度高易使镶环表面产生氧化膜、镶环粘结不良率高、铸造CT周期长的问题，具有免除专门预热炉成本低、节约能源及镶环预热温度低减少镶环表面产生氧化膜、降低镶环粘结不良率和铸造CT周期短等突出的实质性特点和显著技术进步。
2、本发明涉及的削减镶环活塞粘结不良的方法，由于镶环渗铝，将镶环放于铝液容器的730-740℃的合金铝液中浸泡280-320秒，使镶环表面形成合金层，具体是镶环表面粘附有一层薄薄的液态铝，以提高镶环工件与铸件母材的粘结度，减少粘结不良；由于铸造镶环活塞，首先准备铸造铝液，在铸造铝液炉中将铝合金溶解、除渣、除气处理，形成铸造铝液，所述铸造铝液温度控制在720-740℃；然后将完成渗铝的镶环工件快速放入活塞模具中的镶环放置定位点，把铸造铝液注入活塞模具型腔中以完成浇注，完成浇注后形成镶环活塞铸件，浇注时间控制在20-28秒以缩短时间；因此具有降低镶环粘结不良率和、节约时间铸造CT周期短、提高效率等突出的实质性特点和显著技术进步。
3、本发明涉及的削减镶环活塞粘结不良的装置，由于渗铝结构包括熔解炉和铝液容器，铝液容器设置在熔解炉内，形成加热熔铝结构；在熔解炉的上端面设有挂钩架，挂钩架的端部设有渗铝挂钩，所述渗铝挂钩的上端活动连接在挂钩架上，渗铝挂钩的下端为带钩部伸入铝液容器的铝液中；在熔解炉的上端面设有镶环架，镶环架上设有镶环挂杆以挂接若干个镶环，使镶环就近在熔解炉旁边受热；形成熔铝及近距离预热镶环双功能结构；因此能够解决现有技术的镶环活塞的铸造工艺存在使用专门预热炉成本高、浪费能及源镶环预热温度高易使镶环表面产生氧化膜、镶环粘结不良率高、铸造CT周期长的问题，具有免除专门预热炉成本低、节约能源及镶环预热温度低减少镶环表面产生氧化膜、降低镶环粘结不良率和铸造CT周期短等突出的实质性特点和显著技术进步。
附图说明
图1是本发明具体实施例1的镶环预热、渗铝结构示意图。
图2是本发明具体实施例1的镶环渗铝结构示意图。
图3是镶环预热、渗铝时间曲线示意图。
图4是本发明具体实施例1的镶环活塞冷却结构示意图。
图5是本发明具体实施例1的镶环活塞铸造流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
具体实施例1：
参照图1-图2，本实施例涉及的削减镶环活塞粘结不良的装置，包括渗铝结构1和冷却结构2，渗铝结构1包括熔解炉1-1和铝液容器1-2，铝液容器1-2设置在熔解炉1-1内，形成加热熔铝结构；在熔解炉1-1的上端面设有挂钩架1-3，挂钩架1-3的端部设有渗铝挂钩1-4，所述渗铝挂钩1-4的上端活动连接在挂钩架1-3上，渗铝挂钩1-4的下端为带钩部伸入铝液容器1-2的铝液中；在熔解炉1-1的上端面设有镶环架1-5，镶环架1-5上设有镶环挂杆以挂接若干个镶环，使镶环就近在熔解炉1-1旁边受热；形成熔铝及近距离预热镶环双功能结构；所述冷却结构2包括水箱2-1和设置在水箱2-1内腔的支承面2-2，所述支承面2-2用于放置镶环活塞工件，镶环活塞工件在水中的位置保持镶环活塞工件的镶环位于水平面之上。
本实施例中：
参照图1，所述镶环架1-5呈竖横折弯曲状，其前端向下弯折并与熔解炉1-1易装拆式连接以方便拆卸，其后端向弯折以阻挡及挂接镶环。
参照图2，所述挂钩架1-3竖横弯曲状，其前部向下弯折成竖杆并与熔解炉1-1固定连接，其后部成横杆并在后端部设有横向通孔(图中未画出)以连接渗铝挂钩1-4；所述渗铝挂钩1-4呈竖横折弯曲状，其前端为横杆以插入挂钩架1-3的横向通孔形成活动连接结构，其后部为竖杆，在竖杆的后端形成一向上弯钩以挂接镶环浸于铝液中。
参照图1-图5，本实施例涉及的削减在镶环活塞制备过程中粘结不良的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)参照图1，镶环预热及准备镶环渗铝液，首先设置熔铝加热炉，在熔铝加热炉内设置铝液容器，把镶环工件挂在熔铝液加热炉炉边；然后通过熔铝加热炉加热使炉内温度为730-740℃以铝液容器内置的铝熔化液体，形成镶环渗铝液，同时利用熔铝加热炉炉内730-740℃的高温散发的热量使熔铝加热炉炉边温度为60-70℃以对镶环工件加热、烘干镶环工件表面水分及湿气；在准备镶环渗铝液过程中完成镶环工件预热过程，准备镶环渗铝液过程中完成镶环工件预热过程合二为一以简化程序、节省时间和节约能源；完成镶环工件预热过程的时间为30分钟以缩短时间；
2)参照图2，镶环渗铝，将镶环放于铝液容器的730-740℃的合金铝液中浸泡280-320秒，使镶环表面形成合金层，具体是镶环表面粘附有一层薄薄的液态铝，以提高镶环工件与铸件母材的粘结度，减少粘结不良；
3)铸造镶环活塞，首先准备铸造铝液，在熔铝炉中将铝合金溶解、除渣、除气处理，形成铸造铝液，所述铸造铝液温度控制在720-740℃；将活塞模具升温至280℃以上，然后将完成渗铝的镶环工件放入活塞模具中的镶环放置定位点，把铸造铝液注入活塞模具型腔中以完成浇注，完成浇注后形成镶环活塞铸件，浇注时间控制在20-28秒以缩短时间；
参照图3，显示了镶环安装时间(完成镶环安装在活塞模具中的时间)对镶环粘结的影响，通过生产实践证明确,镶环取出到注汤完成(即镶环在渗铝液中取出后安装在模具上并进行浇注完成的时间)由原来32秒内改善到28秒以内,可使镶环粘结不良降低,其主要影原因是镶环渗铝取出后暴露在空气时间中与空气中的氧反应会生成的氧化膜,因此暴露时间越短越好.(氧化膜会使镶环与铝产生结合隔膜或夹渣等缺陷)。本实施例可削减镶环粘结不良：镶环在渗铝液中取出后安装在模具上并进行浇注完成的时间控制在28秒以内，粘结不良率由5％削减到2.3％；时间越短粘结不良率越低，反之时间越长粘结不良发生率越高。
4)参照图4，镶环活塞铸件冷却，将镶环活塞铸件平放于水温60-70℃的水里，水位低于放置镶环部位(即水不能淹没到镶环部位)，停留3-5分钟取出，以利于提高镶环活塞铸件的硬度及镶环活塞铸件进行下一步加工；完成镶环活塞制备过程。
进一步地，步骤1)所述制备镶环渗铝液过程，包括除渣、除气处理，是指投入除渣剂、GBF处理步骤，镶环渗铝液中含渣量、含氢量符合设定标准。
进一步地，步骤1)所述的把镶环工件挂在渗铝液炉边预热，是指渗铝液炉边预热温度在60-70℃，放置预热时间为30-35分钟，以使镶环表面氧化物减小。
进一步地，参照图5，步骤3)所述的铸造镶环活塞，总耗时为CT＝135秒；所述的准备铸造铝液，包括除渣、除气处理，是指投入除渣剂、除气剂GBF处理步骤，使铸造铝液含渣量、含氢量符合设定标准。
经上所述，本发明的实施方法及工作流程：
1)镶环渗铝液准备，铝合金溶解、除渣、除气处理(投除渣剂、GBF处理)渗铝液保温温度一般控制在730-740℃之间，铝液含渣量、含氢量合格；
2)铸造铝液准备，铝合金溶解、除渣、除气处理(投除渣剂、GBF处理)铝液温度一般控制在720-740℃之间，铝液含渣量、含氢量合格；
3)镶环预热，由加热炉预热改为渗铝液炉边预热，改善后操作会更方便、镶环表面氧化物减小，预热目的是为去除镶环表面水分或湿气；炉边预热温度一般在60-70℃左右，放置30分钟以上；
4)镶环渗铝，将镶环放于735℃合金铝液中浸泡300秒左右，要求镶环表面形成合金层、表面粘附一层薄薄的铝液提高镶环与铸件母材的粘结效果；
5)铸造，将渗铝完成的镶环以快速方式放入模具中(模具中设有镶环放置定位点)然后把合金铝液注入模具型腔中，完成浇注，这段时间越短越好；
6)铸件冷却，将铸件平放于水温60-70℃水里，水不能淹没到镶环部位，停留3-5分钟取出，这样有利于提高铸件的硬度及冷却铸件进行下一步加工。
镶环预热，镶环原来是放于100℃的加热炉保温/1小时,这样镶环表面由于高温氧化作用容易产生氧化膜,改善后变更为镶环放于渗铝炉旁边的支架上利用溶解炉散发出来的温度约60-70℃烘干30分钟，达到消除镶环表面水分的目的，另由于镶环放在炉边方便渗铝操作，比改善前到保温炉拿镶环可以节约时间，使CT周期缩短。
镶环渗铝，将镶环用挂钩放入735℃合金铝液中浸泡300秒左右,该设备主要是使镶环表面覆盖上薄薄的一层铝液,这样有利于镶环在铸造时环与母材铝紧密结合.
镶环安装时间对镶环粘结的影响，通过验证,镶环取出到注汤完成(即镶环在渗铝液中取出后安装在模具上并进行浇注完成的时间)由原来32秒内改善到28秒以内,镶环粘结不良降低,其主要影响原因是镶环渗铝取出后暴露在空气时间中与空气中的氧反应会生成的氧化膜,因此暴露时间越短越好.(氧化膜会使镶环与铝产生结合隔膜或夹渣等缺陷).
铸件冷却，该设备是用来冷却刚铸造出来的铸件的，将镶环活塞铸件以制品高度一半没在水中进行冷却。由于镶环的材质与活塞材料铝热膨胀系数不同,刚铸造出来的镶环活塞如果全没在水里会使镶环与铝产生结合不良.因此水只能浸没一半.
改善后镶环铸造工艺流程：
镶环炉边预热：在铝合金溶解炉边预(在炉边放置30分钟以上(炉边温度在60-70℃))、镶环渗铝：735℃/300秒(用挂钩将镶环放在铝液中浸泡，使镶环表面覆盖铝液)、铸造：模温≥280℃CT：135秒(炉边放置比改善前减小15秒的操作时间)、制品冷却：水温70℃/5分钟(冷却水半没制品状态，不能淹没到镶环部位)。
以上改善在B机种上使用,粘结不良由6.8％下降到2.3％,铸造CT周期削减15秒产量增加96只/班。

Claims (7)

1.一种削减镶环活塞粘结不良的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)镶环预热及准备镶环渗铝液，首先设置熔铝加热炉，在熔铝加热炉内设置铝液容器，把镶环工件挂在熔铝液加热炉炉边；然后通过熔铝加热炉加热使炉内温度为730-740℃以铝液容器内置的铝熔化液体，形成镶环渗铝液，同时利用熔铝加热炉炉内730-740℃的高温散发的热量使熔铝加热炉炉边温度为60-70℃以对镶环工件加热、烘干镶环工件表面水分及湿气；在准备镶环渗铝液过程中完成镶环工件预热过程，准备镶环渗铝液过程中完成镶环工件预热过程合二为一以简化程序、节省时间和节约能源；完成镶环工件预热过程的时间为30分钟以缩短时间；
2)镶环渗铝，将镶环放于铝液容器的730-740℃的合金铝液中浸泡280-320秒，使镶环表面形成合金层，具体是镶环表面粘附有一层薄薄的液态铝，以提高镶环工件与铸件母材的粘结度，减少粘结不良；
3)铸造镶环活塞，首先准备铸造铝液，在熔铝炉中将铝合金溶解、除渣、除气处理，形成铸造铝液，所述铸造铝液温度控制在720-740℃；将活塞模具升温至280℃以上，然后将完成渗铝的镶环工件放入活塞模具中的镶环放置定位点，把铸造铝液注入活塞模具型腔中以完成浇注，完成浇注后形成镶环活塞铸件，浇注时间控制在20-28秒以缩短时间；
4)镶环活塞铸件冷却，将镶环活塞铸件平放于水温60-70℃的水里，水位低于放置镶环部位(即水不能淹没到镶环部位)，停留3-5分钟取出，以利于提高镶环活塞铸件的硬度及镶环活塞铸件进行下一步加工；完成镶环活塞制备过程。
2.根据权利要求1所述的一种削减镶环活塞粘结不良的方法，其特征在于：步骤1)所述制备镶环渗铝液过程，包括除渣、除气处理，是指投入除渣剂、除气剂GBF处理步骤。
3.根据权利要求1所述的一种削减镶环活塞粘结不良的方法，其特征在于：步骤1)所述的把镶环工件挂在渗铝液炉边预热，是指渗铝液炉边预热温度在60-70℃，放置预热时间为30分钟以上，以使镶环表面氧化物减小。
4.根据权利要求1所述的一种削减在镶环活塞制备过程中粘结不良的方法，其特征在于：步骤3)所述的铸造镶环活塞，总耗时为CT＝135秒；所述的准备铸造铝液，包括除渣、除气处理，是指投入除渣剂、除气剂GBF处理步骤。
5.一种削减镶环活塞粘结不良的装置，包括渗铝结构(1)和冷却结构(2)，其特征在于：渗铝结构(1)包括熔解炉(1-1)和铝液容器(1-2)，铝液容器(1-2)设置在熔解炉(1-1)内，形成加热熔铝结构；在熔解炉(1-1)的上端面设有挂钩架(1-3)，挂钩架(1-3)的端部设有渗铝挂钩(1-4)，所述渗铝挂钩(1-4)的上端活动连接在挂钩架(1-3)上，渗铝挂钩(1-4)的下端为带钩部伸入铝液容器(1-2)的铝液中；在熔解炉(1-1)的上端面设有镶环架(1-5)，镶环架(1-5)上设有镶环挂杆以挂接若干个镶环，使镶环就近在熔解炉(1-1)旁边受热；形成熔铝及近距离预热镶环双功能结构；所述冷却结构(2)包括水箱(2-1)和设置在水箱(2-1)内腔的支承面(2-2)，所述支承面(2-2)用于放置镶环活塞工件，镶环活塞工件在水中的位置保持镶环活塞工件的镶环位于水平面(2-3)之上。
6.根据权利要求5所述的一种削减镶环活塞粘结不良的装置，其特征在于：所述镶环架(1-5)呈竖横折弯曲状，其前端向下弯折并与熔解炉(1-1)易装拆式连接以方便拆卸，其后端向弯折以阻挡及挂接镶环。
7.根据权利要求1所述的一种削减镶环活塞粘结不良的装置，其特征在于：所述挂钩架(1-3)竖横弯曲状，其前部向下弯折成竖杆并与熔解炉(1-1)固定连接，其后部成横杆并在后端部设有横向通孔以连接渗铝挂钩(1-4)；所述渗铝挂钩(1-4)呈竖横折弯曲状，其前端为横杆以插入挂钩架(1-3)的横向通孔形成活动连接结构，其后部为竖杆，在竖杆的后端形成一向上弯钩以挂接镶环浸于铝液中。
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