RU2692150C1 - Способ изготовления поршневой заготовки из заэвтектического силумина - Google Patents

Способ изготовления поршневой заготовки из заэвтектического силумина Download PDF

Info

Publication number
RU2692150C1
RU2692150C1 RU2018133997A RU2018133997A RU2692150C1 RU 2692150 C1 RU2692150 C1 RU 2692150C1 RU 2018133997 A RU2018133997 A RU 2018133997A RU 2018133997 A RU2018133997 A RU 2018133997A RU 2692150 C1 RU2692150 C1 RU 2692150C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mpa
under pressure
melt
pressure
piston
Prior art date
Application number
RU2018133997A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Федорович Коростелев
Максим Сергеевич Денисов
Георгий Александрович Котов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ)
Priority to RU2018133997A priority Critical patent/RU2692150C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2692150C1 publication Critical patent/RU2692150C1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления поршней двигателей внутреннего сгорания из заэвтектического силумина. Расплав рафинируют до уровня содержания водорода не более 0,35 см/100 г. Внепечное модифицирование осуществляют с подачей лигатурного прутка из быстрозакристаллизованного, со скоростью охлаждения не меньше 1⋅10К/с сплава на основе алюминия, содержащего дисперсные фазы соединения алюминия с фосфором с размером частиц от 50 нм до 10 мкм. Поршневую заготовку получают путем заливки расплава при температуре 750-780°С в форму, нагретую до 250-280°С, и наложения давления на жидкий и кристаллизующийся металл по программе: опрессовка на 5-7% под давлением до 100 МПа в течение 3 с, опрессовка до 11-12% под давлением от 100 МПа до 250 МПа в течение 5-6 с и опрессовка до 13-13,5% под давлением до 400 МПа в течение 50-60 с. Поршневую заготовку обрабатывают по режиму: охлаждение после раскрытия формы при 400-420°С в воде, подогретой до 80-90°С, и естественное старение. Обеспечивается однородная мелкозернистая структура в объеме заготовки, снижение термического коэффициента линейного расширения. 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение позволяет изготавливать поршневые заготовки из заэвтектического силумина методом литья с наложением давления на кристаллизующийся металл с физико-механическими характеристиками, близкими к прессованной заготовке из гранул. 1 табл
Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности может быть использовано для получения поршней двигателей внутреннего сгораниям.
Заэвтектические силумины используют для изготовления поршней ДВС потому, что высокое содержание кремния способствует уменьшению термического коэффициента линейного расширения (ТКЛР). Вследствие этого уменьшается зазор между поршнем и цилиндром, что приводит к увеличению мощности, снижению эмиссии выхлопных газов, снижению шума и т.п.
Известен способ получения поршневых заготовок из заэвтектического силумина, сплава АК18, заключающийся в литье сплава в металлический кокиль из раздаточной печи. Для измельчения крупных кристаллов первичного кремния, которые, располагаясь строчечно, ослабляют прочность в рабочих сечениях поршня и в итоге могут вызвать его разрушение при динамических нагрузках, в том числе при холодном запуске (обычно в районе пальцев, канавки компрессионного кольца и т.п.), за 10-15 минут перед заливкой расплава в кокиль, в раздаточную печь вводят лигатуры или соли с соединениями фосфора, которые после выдержки в расплаве способствуют измельчению первичных кристаллов кремния до 50-60 мкм.
Данный способ относительно несложен и хорошо освоен в промышленности.
Недостатком данной технологии является низкая прочность и пластичность литой структуры получаемой заготовки, ограниченное время эффективности действия фосфоросодержащей лигатуры (обычно не более 60-80 мин), а также то, что применяемые для модифицирования кремния лигатуры для обеспечения модифицирующего воздействия требуют время для усвоения (обычно 10-15 мин), поэтому их нельзя использовать для внепечного модифицирования.
Наиболее близким является способ изготовления поршневой заготовки из заэвтектического силумина, в котором расплавление шихты осуществляют в печи, далее проводится рафинирование расплава от водорода, внепечное модифицирование расплава лигатурой, содержащей соединения фосфора, получение поршневой заготовки и ее гомогенизацию. При этом внепечное модифицирование расплава проводят с обеспечением измельчения первичных кристаллов кремния путем подачи лигатурного прутка из быстрозакристаллизованного со скоростью охлаждения не менее 1×102 К/с, сплава на основе алюминия, содержащего дисперсные фазы соединения алюминия с фосфором (AIP) с размером частиц от 50 нм до 10 мкм, а рафинирование расплава проводят до уровня содержания водорода не более 0,35 см3/100 г, при этом заготовку получают путем полунепрерывного литья.
Недостатком способа получения прессованной поршневой заготовки методом полунепрерывного литья является многооперационность, высокая трудоемкость технологического процесса.
Задачей заявляемого изобретения является улучшение структуры и повышение механических свойств поршней двигателей внутреннего сгорания, уменьшение заготовительных операций, повышение производительности, снижение себестоимости продукции.
Технической задачей является получение однородной, мелкозернистой структуры металла во всем объеме получаемой заготовки, снижение термического коэффициента линейного расширения.
В способе изготовления поршневой заготовки из заэвтектического силумина, включающем получение заготовки и ее термическую обработку, заготовку получают путем заливки металла при температуре 750…780°С в форму, нагретую до температуры 250…280°С, и наложения давления на жидкий и кристаллизующийся металл по программе: опрессовка на 5...7% под давлением до 100 МПа в течение 3 с, опрессовка до 11…12% под давлением от 100 МПа до 250 МПа в течение последующих 5…6 с и опрессовка до 13…13,5% под давлением до 400 МПа в течение последующих 50…60 с, а термообработку проводят по режиму: охлаждение после раскрытия формы при температуре 400…420°С в воде, подогретой до 80…90°С + естественное старение. Далее по технологии изотермическая штамповка + термообработка: закалка + старение.
Способ осуществляется следующим образом (Фиг. 1): перед началом цикла прессующий плунжер 8 установлен справа от вертикального отверстия заливочной чаши 7. На рабочую поверхность полости формы в раскрытом состоянии после прогрева газовым пламенем до температуры 250±10°С с помощью пульверизатора наносят слой графитсодержащей краски. Движением плиты 1, левую матрицу 4 приводят в контакт с правой матрицей 5, установленной на неподвижной плите 9, причем усилие смыкания по плоскости разъема превышает усилие, возникающее под влиянием давления, накладываемого на жидкий металл. Расплавленный металл заданного химического состава (АК15Д) при температуре 750…780°С, мерной дозой с погрешностью ±2% через заливочную чашу 7 заливают в форму. По окончании заливки включается прессующий плунжер 2.
При движении плунжера 2 заливочное отверстие перекрывается, а в полость формы запрессовывается объем металла, обеспечивающий, подъем уровня металла до верхней точки формы, после чего свое движение начинает плунжер 8. Движение плунжеров навстречу друг другу обеспечивает компенсацию объемной усадки металла, путем наложения высокого давления на металл до начала кристаллизации. Это давление распространяется во все точки пространства заготовки поршня, обеспечивая эффективную подпитку кристаллизующегося металла по внутренним каналам между дендритами. На этом этапе движения плунжеров 2 и 8 давление, накладываемое на жидкий металл в камере опрессовки, поднимается до 400±10 МПа. Этот уровень давления обеспечивает такое уплотнение металла за счет сближения атомов, которое может быть достигнуто в процессе пластического деформирования в твердом состоянии. Наложения давления на кристаллизующийся металл осуществляется по программе: опрессовка на 5…7% под давлением до 100 МПа в течение 3 с, опрессовка до 11…12% под давлением от 100 МПа до 250 МПа в течение последующих 5…6 с и опрессовка до 13…13,5% под давлением до 400 МПа в течение последующих 50…60 с. В отливке заготовки поршня при этом гарантируется отсутствие литейных дефектов газо-усадочного происхождения, а плотность металла, его структура и физико-механические свойства не уступают свойствам деформируемого, кованого или штампованного сплава того же состава. Отличие изобретения от известных аналогов и прототипов заключается в том, что залитый жидкий металл с помощью прессующих плунжеров проталкивается внутрь формы через цилиндрические каналы в камере прессования 3 и 6. Часть проталкиваемого объема обеспечивает заполнение формы, а оставшаяся часть объема впрессовывается внутрь объема заготовки поршня под высоким давлением по заданной программе. Жидкий металл уменьшается в объеме, его атомы сближаются практически на то же расстояние, как в твердом металле, поэтому после опрессовки в жидком состоянии последующая кристаллизация происходит без усадки, без образования дефектов. Такая технология позволяет не использовать целый ряд подготовительных операций, при этом качество получаемой заготовки остается на самом высоком уровне.
Заявляемое изобретение позволяет повысить производительность изготовления заготовок поршня за счет уменьшения подготовительных операций, повышается качество заготовок поршней ДВС за счет формирования плотной, равномерной, мелкозернистой структуры. Улучшены условия труда, повышена безопасность работы. Повышается производительность за счет непрерывности, механизации и автоматизации процессов сборки формы, опрессовки металла, извлечения отливки.
Figure 00000001

Claims (1)

  1. Способ получения поршневых заготовок из заэвтектического силумина, включающий расплавление шихты, рафинирование расплава от водорода до уровня содержания водорода не более 0,35 см3/100 г, внепечное модифицирование расплава лигатурой, содержащей соединения фосфора, путем подачи лигатурного прутка из быстрозакристаллизованного со скоростью охлаждения не меньше 1⋅102 К/с сплава на основе алюминия, содержащего дисперсные фазы соединения алюминия с фосфором (AlP) с размером частиц от 50 нм до 10 мкм, получение поршневой заготовки и ее термическую обработку, отличающийся тем, что заготовку получают путем заливки металла при температуре 750-780°С в форму, нагретую до температуры 250-280°С, и наложения давления на жидкий и кристаллизующийся металл по программе, включающей опрессовку на 5-7% под давлением до 100 МПа в течение 3 с, опрессовку до 11-12% под давлением от 100 МПа до 250 МПа в течение последующих 5-6 с и опрессовку до 13-13,5% под давлением до 400 МПа в течение последующих 50-60 с, при этом термообработку проводят по режиму, включающему охлаждение после раскрытия формы при температуре 400-420°С в воде, подогретой до 80-90°С, и естественное старение.
RU2018133997A 2018-09-26 2018-09-26 Способ изготовления поршневой заготовки из заэвтектического силумина RU2692150C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133997A RU2692150C1 (ru) 2018-09-26 2018-09-26 Способ изготовления поршневой заготовки из заэвтектического силумина

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133997A RU2692150C1 (ru) 2018-09-26 2018-09-26 Способ изготовления поршневой заготовки из заэвтектического силумина

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2692150C1 true RU2692150C1 (ru) 2019-06-21

Family

ID=67038010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018133997A RU2692150C1 (ru) 2018-09-26 2018-09-26 Способ изготовления поршневой заготовки из заэвтектического силумина

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2692150C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2771078C1 (ru) * 2021-03-23 2022-04-26 Георгий Александрович Котов Способ управления процессом производства заготовок поршней ДВС из заэвтектических алюминиевых сплавов
RU2779724C1 (ru) * 2022-05-25 2022-09-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Способ производства заготовок поршней ДВС из высокопрочных алюминиевых сплавов с нирезистовой вставкой для последующей изотермической штамповки

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU62265A1 (ru) * 1941-03-19 1942-11-30 В.А. Ливанов Способ отливки поршней
US5427170A (en) * 1993-07-09 1995-06-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vacuum casting apparatus and method
US6205836B1 (en) * 1998-07-09 2001-03-27 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Method for manufacturing piston by forging and forging die
RU2176943C2 (ru) * 1999-03-12 2001-12-20 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН Способ изготовления поршня двигателя внутреннего сгорания
RU2467830C1 (ru) * 2011-09-05 2012-11-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") Способ производства заготовок из быстрозакристаллизованных алюминиевых сплавов
RU2613498C2 (ru) * 2015-06-17 2017-03-16 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") Способ изготовления поршневой заготовки из заэвтектического силумина

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU62265A1 (ru) * 1941-03-19 1942-11-30 В.А. Ливанов Способ отливки поршней
US5427170A (en) * 1993-07-09 1995-06-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vacuum casting apparatus and method
US6205836B1 (en) * 1998-07-09 2001-03-27 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Method for manufacturing piston by forging and forging die
RU2176943C2 (ru) * 1999-03-12 2001-12-20 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН Способ изготовления поршня двигателя внутреннего сгорания
RU2467830C1 (ru) * 2011-09-05 2012-11-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") Способ производства заготовок из быстрозакристаллизованных алюминиевых сплавов
RU2613498C2 (ru) * 2015-06-17 2017-03-16 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") Способ изготовления поршневой заготовки из заэвтектического силумина

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2771078C1 (ru) * 2021-03-23 2022-04-26 Георгий Александрович Котов Способ управления процессом производства заготовок поршней ДВС из заэвтектических алюминиевых сплавов
RU2780671C1 (ru) * 2021-10-26 2022-09-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Способ управления формированием физико-механических свойств алюминиевых сплавов в условиях наложения давления до начала кристаллизации
RU2782190C1 (ru) * 2022-05-18 2022-10-24 Общество с ограниченной ответственностью "НПП "СофтАвтоматик" Способ управления процессом литья алюминиевых сплавов с кристаллизацией под давлением
RU2779724C1 (ru) * 2022-05-25 2022-09-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Способ производства заготовок поршней ДВС из высокопрочных алюминиевых сплавов с нирезистовой вставкой для последующей изотермической штамповки
RU2828524C1 (ru) * 2024-01-30 2024-10-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Способ производства поршней для двигателей внутреннего сгорания с нирезистовым кольцом
RU2823407C1 (ru) * 2024-03-14 2024-07-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Способ управления процессом кристаллизации в условиях двухстороннего сжатия

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101598585B (zh) 铝合金煤气表端盖的制备方法
CN102699081B (zh) 一种铝硅铁合金发动机缸套的半固态触变挤压成形方法
CN108359855A (zh) 一种铝压铸合金以及其制造工艺
CN106140847B (zh) 一种镁合金挤压变形加工装置及加工方法
CN102615268B (zh) 一种铝合金连杆的反重力挤压铸造装置及制造方法
US4113473A (en) Process for obtaining novel blanks for extrusion by impact
CN102814486A (zh) 一种沙滩车发动机汽缸盖制造方法
RU2692150C1 (ru) Способ изготовления поршневой заготовки из заэвтектического силумина
CN104874772A (zh) 高致密性压铸铝合金的制备方法
CN116237491A (zh) 基于温度补偿的大型复杂结构件压铸方法
CN106119631B (zh) 汽车零部件外壳体压铸模具材料及其加工方法
CN100337775C (zh) 变形镁合金大型件坯料的制备方法
CN107470585A (zh) 一种发动机曲轴的铸造方法
RU2563398C2 (ru) Устройство для изготовления поршней двигателя внутреннего сгорания.
CN105603270A (zh) 一种发动机构件用压铸铝合金及其生产方法
CN109807304A (zh) 一种压铸成型工艺方法
RU2779724C1 (ru) Способ производства заготовок поршней ДВС из высокопрочных алюминиевых сплавов с нирезистовой вставкой для последующей изотермической штамповки
JP2003326351A (ja) 金属製品の製造方法およびその装置と機械部品
RU2674543C1 (ru) Способ производства поршней двигателей внутреннего сгорания из алюминиевых сплавов
RU2828524C1 (ru) Способ производства поршней для двигателей внутреннего сгорания с нирезистовым кольцом
CN113070463A (zh) 一种双金属柱塞泵缸体挤压铸造成型方法
CN112207247A (zh) 一种高强度铝合金的铸造及其热处理工艺
RU2771078C1 (ru) Способ управления процессом производства заготовок поршней ДВС из заэвтектических алюминиевых сплавов
CN110732657A (zh) 一种球磨铸铁补缩方法
MX2012013709A (es) Procedimiento para producir velas en bloque fundido utilizando el metodo de prensado de gel.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200927