CN1994615B - 一种发动机活塞盐芯 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种发动机活塞盐芯及制备方法，为盐芯在发动机活塞上的应用提供基础。所述发动机活塞盐芯由70％～80％的水溶性金属盐和20％～30％的辅料组成，盐的粒度要达到60-120目，辅料的粒度要达到至少200目。其制备方法如下：首先将水溶性金属盐、辅料破碎到规定的粒度，然后按比例混合，称量出一定重量放入粉末压制模具中压制出盐芯压胚，然后将盐芯压胚放入炉中进行焙烧，随后加工出下芯用的定位孔。制备形成的盐芯强度高，可以水洗去芯，辅料可以提高水溶速度，控制收缩率。

Description

一种发动机活塞盐芯

技术领域

本发明涉及一种发动机活塞盐芯及制备方法。 

背景技术

随着发动机柴油化及涡轮增压技术的应用，其输出功率越来越高，活塞所承受得热负荷和机械负荷也在不断提高，发动机正常工作时，燃烧室的瞬间工作温度有时可以高达2000K以上，这样使活塞头部温度急剧升高，如果散热不佳，就会导致活塞顶面，特别是燃烧室喉口边缘烧蚀，最终产生拉缸现象，致使发动机不能正常工作或被卡死。为了解决大马力发动机活塞的散热问题，通常的做法是在活塞的头部设置内冷油道，采用可溶性盐芯进行成型。国外在这个方面具有比较成熟的技术，德国的MAHLE公司已经成功地开发出用于大马力柴油发动机的内冷油道活塞，并实现了产业化批量生产，在中国内冷油道活塞还处于开发阶段，特别是可溶性盐芯的制备技术还是一个有待攻克难题。 

随着铸造工业的不断发展，越来越多的铸件需要铸出形状复杂的型腔，而且对型腔的表面粗糙度及清洁度的要求越来越高，如发动机活塞的油道，而传统的砂芯很难将其清理干净，粗糙度也不能达到产品设计的要求，这就要求所使用的型芯不仅要具有高的强度、高的尺寸精度及可靠性，而且还要具有良好的水溶性。正是这种需要，促进了可溶性盐芯技术的研究和发展。盐可以通过熔化铸造的方法或粉末压制烧结的方法制成各种几何形状复杂的盐芯，这类盐芯具有理想的强度和水溶性，以及良好的表面质量和尺寸稳定性，能够经受住铸造时高温液态金属的冲击。 

发明内容

本发明的目的是提出一种发动机活塞盐芯及制备方法，为盐芯在发动机活塞上的应用提供基础。 

所述发动机活塞盐芯由70％～80％的水溶性金属盐和20％～30％的辅料组成，盐的粒度要达到60-120目，辅料的粒度要达到至少200目。 

水溶性金属盐以下材料选出：化合价为一价、二价金属的氯化盐、碳酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐、硝酸盐、亚硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐或者是它们的混合物。 

辅料可以选铝矾土、粘土、高岭土或者是它们的混合物。 

所述发动机活塞盐芯的制备方法，具体步骤如下： 

a.焙烧 

将水溶性金属盐置于高温箱式炉内加热焙烧，加热温度650℃-720℃，保温2h，焙烧的目的是去除盐中所含的水分及低熔点物质； 

b.破碎 

将焙烧好的水溶性金属盐倒入混砂机内混碾5-8分钟，使盐破碎成不同粒度的颗粒； 

c.分筛 

将破碎后的水溶性金属盐粒用100目不锈钢筛网过筛，筛下部分可进入下道工序，筛上部分重新破碎过筛；过筛后盐不马上使用可要置于干燥容器中防止吸水； 

d.配料 

将分筛后干燥的水溶性金属盐粒与辅料按70％-80％的水溶性金属盐和20％-30％的辅料的比例倒入混砂机中搅拌10～15min，然后倒入适量水再搅拌10-15min； 

e.称量 

将混制好的原材料用普通托盘式天平或电子秤称量，所称重量即每只盐芯所需重量需经过计算；计算方法是先按照产品要求计算内冷道的体积，然后乘上盐芯的密度，就是所要称取的单只盐芯重量； 

f.压制 

将称好的盐加入盐芯模具型腔内，加料时应尽量使盐沿型腔圆周分布均匀，然后上压力机上压制成型； 

g.烧结 

将刚压制的盐芯用夹具夹持固定后，放入井式保温炉内烧结；先100℃烘干2h，随后每隔1h升温100℃，直至温度升到700℃，保温时间0.5h，然后随炉冷却至150℃以下时出炉； 

h.钻孔 

将烧结好的盐芯装在夹具上钻孔。 

有益效果：本发明提供的发动机活塞盐芯强度高，可以水洗去芯，辅料可以提高水溶速度，控制收缩率。 

具体实施方式

水溶性金属盐的具体粒度分布如下表所示： 

粒径(mm)	＞0.212	0.212～0.150	0.150～0.106	0.106～0.053	＜0.053
						含量(％)	8.78	72.54	13.52	3.32	5.16

大颗粒与小颗粒相结合可以得到高强度的盐芯，而单独的大颗粒或小颗粒却难以制出优良的盐芯。 

目前用于制造盐芯的水溶性金属盐有很多，选择的标准是其要兼顾以下性质：在某一金属的浇注温度范围内不融化，不与该种金属反应，可溶于水且价格低廉。根据这个标准，化合价为一价、二价的金属卤化物、一价金属氯化盐、碳酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐比较适合作盐芯材料。为了能选出适当的盐或多种盐的混合物，就要知道它们的熔点温度。比如，硝酸钠和亚硝酸钠混合盐的熔化温度范围可能从121℃到将近216℃。这样的熔点温度范围的盐可以用于低熔点材料的铸造中，如塑料或一些合金。 

铸造高熔点材料就相应选择高熔点的盐作盐芯。比如，用于铝合金铸造盐芯的盐，其 熔点要接近623℃，最好是接近704℃。氯化钠和碳酸钠的混合盐就可达到这个温度要求，或者是其他硫酸盐的混合物。现在铝合金铸造用盐芯的一种盐的配比选择是60％的氯化钠和40％的碳酸钠。在这个例子中，如果需要更高的熔点温度，那么可以单独使用碳酸钠或氯化钠。归功于化学工艺的进步，我们可根据熔点温度要求选择出确切的盐或盐的混合物，并且可以得到很好的水溶性。 

本发明所述发动机活塞盐芯由70％～80％的水溶性金属盐和20％～30％的辅料组成。辅料可以选铝矾土、粘土、高岭土或者是它们的混合物，水溶性金属盐可以选化合价为一价、二价的金属卤化物，一价金属氯化盐。碳酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐或它们的混合物。 

发动机活塞盐芯的制备方法如下： 

a.焙烧 

将水溶性金属盐置于高温箱式炉内加热焙烧，加热温度650℃-720℃，保温2h，焙烧的目的是去除盐中所含的水分及低熔点物质； 

b.破碎 

将焙烧好的水溶性金属盐倒入混砂机内混碾5-8分钟，使盐破碎成不同粒度的颗粒； 

c.分筛 

将破碎后的水溶性金属盐粒用100目不锈钢筛网过筛，筛下部分可进入下道工序，筛上部分重新破碎过筛；过筛后盐不马上使用可要置于干燥容器中防止吸水 

d、将水溶性金属盐和辅料按照比例放入混料机中搅拌，在搅拌过程中加入适量的水，待搅拌均匀无疙瘩后停止搅拌； 

e.称量 

然后，以1.8-2.0g/cm³的装料密度，根据盐芯的体积换算出装料量，并称量好以备下到工序使用； 

f、压制 

将称称好的金属盐和辅料的盐芯模具型腔内，加料时应尽量使盐沿型腔圆周分布均匀，避免因加料不均匀造成盐芯密度、强度不均匀；然后上压力机上压制成型； 

g、烧结 

将刚压制的盐芯放入井式保温炉内烧结，先100℃烘干2h，随后每隔1h升温100℃，直至温度升到700℃，保温时间0.5h，然后随炉冷却至150℃以下时出炉；要注意刚压制好盐芯强度还比较低，要轻拿轻放，防止破碎； 

h、钻孔 

将烧结好的盐芯装在夹具上钻孔。 

Claims (3)

1.一种发动机活塞盐芯，由70％-80％的水溶性金属盐和20％-30％的辅料组成，且水溶性金属盐、辅料和浇注金属三者之间互不反应；其特征在于：盐的粒度要达到60-120目，辅料的粒度要达到至少200目；所述辅料为粘土、高岭土或以上材料的混合物。

2.如权利要求1所述的一种发动机活塞盐芯，其特征在于：所述水溶性金属盐应从以下材料中选择：化合价为一价、二价的金属卤化物，碳酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐或者是它们的混合物。

3.如权利要求1所述的一种发动机活塞盐芯，其特征在于：所述盐是一价金属氯化盐。