专利名称：一种活塞无氧铸造装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于汽车零部件加工领域，具体涉及一种活塞铸造装置，特别涉及一种活塞的无氧铸造装置。
背景技术：
现今汽车发动机活塞一般重力铸造(GDC)方式。重力铸造是指将金属液浇注到铸型中，通过其金属液自身的重力流入铸模型腔并填充型腔获得铸件的工艺方法。广义的重力铸造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造、消失模铸造，泥模铸造等；狭义的重力铸造专指金属型浇铸。铝合金金属型铸造方法由于其生产率高、劳动环境清洁、铸件表面光洁等优点而被广泛应用，尤其适用于生产汽车发动机缸体、缸盖和活塞等。金属型重力铸造装置结构形式多样。按结构形式，可分为固定式和可倾转式两种方式。倾转式金属型重力铸造机采用倾转速度可调的倾转机构，使浇注过程在变速转动中完成；按用途形式，可分为专用金属型铸造机和通用金属型铸造机；按动力形式，可分为手动、气动、电动和液压金属型铸造机。一些厂商，根据产品和用户的要求设计制造专用金属型重力铸造机，如铝缸盖、铝缸体、铝活塞、铝进气歧管等金属型铸造机。为满足工艺设计，适应大批量、高质量活塞铸件，活塞重力铸造设备一般包括金属型结构、排气系统、锁紧机构，冷却系统、连接机构以及铸件顶出机构。目前在使用活塞铸造设备铸造活塞时，先用加热装置把铸模预热到300°C，再启动铸机使铸模闭合，然后用浇勺把溶解炉里735°C的高温铝液浇起，经模具汤口浇注入铸模型腔，高温铝液填充铸模型腔完毕后，启动冷却装置将型腔铝液冷却凝固成型。虽然高温铝液在填充铸模型腔时，铸模型腔内部的空气随着铝液的填充将通过排气系统被慢慢赶出，但是由于铝液的温度高达735°C， 铸模型腔内部的空气尚未排出之前就会迅速与铝液发生氧化反应生成氧化物，使凝固成型的活塞铸件内部夹杂着一层氧化物，并且活塞内部容易出现巢孔。重力铸造工艺获得的活塞制品的内部氧化物和巢孔大于标准值的发生概率约为 3% 5%，活塞金相组织中的氧化物和巢孔会降低活塞内部组织的致密性，降低活塞制品的强度，影响活塞铸件的质量，严重时导致活塞破裂，发动机不能工作。
实用新型内容为了提高活塞铸件的质量，本实用新型从减少活塞制品内部产生氧化物和巢孔的发生率、提高活塞内部组织的致密性出发，经过悉心研究，本实用新型提供了一种汽车发动机活塞铸造装置，它是通过“无氧铸造”的方式实现活塞铸造的，因此又称为活塞无氧铸造装置。本实用新型提供的活塞无氧铸造装置，它包括加热装置、铸模、铸机、型腔、铸模汤口、冷却装置，铸机上部与加热装置相连接，加热装置上部是铸模，铸模由主模和两个顶模组成，主模和两个顶模之间构成型腔，铸模汤口位于两个顶模之间，铸模汤口与型腔相通， 冷却装置位于铸模与加热装置之间，与目前使用的活塞铸造装置的不同之处在于，本实用新型的活塞无氧铸造装置还包括惰性气体填充装置。正是因为惰性气体填充装置的存在，使得型腔内部不在存有空气，高温铝液不在会与空气中的氧气发生氧化反应，大大降低了活塞制品内部产生氧化物和巢孔的发生率，提高活塞铸件的质量。本实用新型对惰性气体填充装置的结构进行了优选。作为本实用新型的一个优选实施例，本实用新型的惰性气体填充装置，可以由储气装置、输送管道和流量调节系统组成，惰性气体输送管道与型腔相连接，通过流量调节系统的调节，控制惰性气体的输送速度和流量。从更加方便操作、易于控制惰性气体输送流量出发，本实用新型又对上述惰性气体填充装置进行了优选。进一步优选地，本实用新型的惰性气体填充装置包括储气装置、电控装置、减压系统、流量调节系统、输送管道，该惰性气体填充装置中的储气装置通过输送管道与活塞铸造装置中的型腔的两侧相连接，这样惰性气体从型腔的两侧进入到型腔后，型腔内部的空气通过铸模汤口排出，沿惰性气体输送方向，输送管道上依次设置有电控装置、 减压系统和流量调节系统。电控装置用于控制惰性气体填充时间，减压系统和流量调节系统分别用于调整所需的压力及流量，以保证铸模型腔的惰性气体供给量、供给时间和速度， 从而达到控制型腔内部的无氧状态的目的。在使用本实用新型的活塞无氧铸造装置时，在浇注高温铝液之间，启动惰性气体填充装置中的电控系统对铸模型腔充气3-10秒即可把型腔内的空气充分排出，与此同时， 高温铝液经铸模汤口浇注入铸模型腔，控制铝液浇注到型腔的时间在惰性气体填充的3-10 秒的时间之内，最后启动冷却装置对型腔铝液冷却凝固成型。由于高温铝液在填充型腔时没有与模具型腔内的空气中的氧气发生反应，减少了氧化物的产生和巢孔的出现。活塞制品内部氧化物的长度X深度小于1. 0X0. 5mm，活塞制品内部1个巢孔直径小于0. 5mm，并且惰性气体的填充也没有影响到活塞中的铝合金成分。总之，本实用新型提供的活塞无氧铸造装置与现有技术相比具有如下突出的优势普通活塞重力铸造装置铸造的活塞制品的内部氧化物和巢孔大于标准值的发生概率约有3% 5%，采用本实用新型提供的活塞无氧铸造装置生产的活塞制品的内部氧化物和巢孔大于规定值的发生概率近乎0，大大提高了活塞制品的内部品质，提高了活塞内部组织的致密性，提高了活塞制品的强度和活塞铸件的质量，从而获得了良好的内部品质的活塞铸件。
图1是本实用新型活塞无氧铸造装置的结构示意图。在图1中，1为加热装置，2 为铸模，3为铸机，4为电控装置，5为型腔，6为铸模汤口，7为冷却装置，8为储气装置，9为减压系统，10为流量调节系统，11为输送管道。
具体实施方式
以下结合附图，通过具体实施例进一步描述本实用新型，但本实用新型不仅仅限于以下实施例。在本实用新型的范围内或者在不脱离本实用新型的内容、精神和范围内，对本实用新型所述的活塞无氧铸造机进行成比例缩小或扩大、适当改进、替换组成部件的结构和/或组成部件之间的连接关系，对于本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本实用新型范围之内。图1是本实用新型活塞无氧铸造装置的结构示意图。在图1中，可以看出本实用新型活塞无氧铸造装置包括加热装置1、铸模2、铸机3、电控装置4、型腔5、铸模汤口 6、冷却装置7、储气装置8、减压系统9、流量调节系统10和输送管道11。铸机3上部与加热装置1相连接，加热装置1上部是铸模2，铸模2由主模和两个顶模组成，主模和两个顶模之间构成型腔5，铸模汤口 6位于两个顶模之间，冷却装置7位于铸模2与加热装置1之间；储气装置8、电控装置4、减压系统9、流量调节系统10和输送管道11构成本实用新型活塞无氧铸造装置的惰性气体填充装置，惰性气体填充装置中的储气装置8通过输送管道11与型腔 5的两侧相连接，输送管道11上依次设置有电控装置4、减压系统9和流量调节系统10。这样惰性气体从型腔的两侧进入到型腔后，型腔内部的空气通过铸模汤口排出， 输送管道上依次设置有电控装置、减压系统和流量调节系统。电控装置用于控制惰性气体填充时间，减压系统和流量调节系统分别用于调整所需的压力及流量，以保证铸模型腔的惰性气体供给量、供给时间和速度，从而达到控制型腔内部的无氧状态的目的。在使用本实用新型的活塞无氧铸造装置进行铸造活塞时，先用加热装置1把铸模 2预热到300°C，再启动铸机3使铸模2闭合，然后启动惰性气体填充装置中的电控系统4对铸模型腔5充气5秒，把型腔内的空气充分排出；与此同时，把735°C的高温铝液经模具汤口 6浇注入型腔5，控制铝液浇注到型腔5的时间在惰性气体充气的5秒时间之内，最后启动冷却装置7对型腔5内的铝液冷却凝固成型，由于高温铝液在填充型腔5时没有与型腔 5内空气中的氧气发生氧化反应，减少了氧化物的产生和巢孔的出现，因此可以获得良好的内部品质的活塞铸件。经过检测发现，使用本实用新型的活塞无氧铸造装置铸造的活塞制品内部氧化物的长度χ深度小于1. 0X0. 5mm,活塞制品内部1个巢孔直径小于0. 5mm,并且活塞制品的内部氧化物和巢孔大于规定值的发生概率近乎0，大大提高了活塞制品的内部品质，提高了活塞内部组织的致密性，提高了活塞制品的强度和活塞铸件的质量，从而获得了良好的内部品质的活塞铸件。
权利要求1.一种活塞无氧铸造装置，它包括加热装置、铸模、铸机、型腔、铸模汤口、冷却装置，铸机上部与加热装置相连接，加热装置上部是铸模，铸模由主模和两个顶模组成，主模和两个顶模之间构成型腔，铸模汤口位于两个顶模之间，铸模汤口与型腔相通，冷却装置位于铸模与加热装置之间，其特征在于它还包括惰性气体填充装置。
2.如权利要求1所述的一种活塞无氧铸造装置，其特征在于所述的惰性气体填充装置包括惰性气体储罐、输送管道和流量调节系统，惰性气体储罐通过输送管道与型腔相连接， 输送管道与流量调节系统相连接。
3.如权利要求2所述的一种活塞无氧铸造装置，其特征在于所述的惰性气体填充装置还包括电控装置和减压系统，沿惰性气体输送方向，输送管道上依次设置有与输送管道相连接的电控装置、减压系统和流量调节系统。
专利摘要本实用新型公开了一种活塞无氧铸造装置，属于汽车零部件加工领域。为了提高活塞铸件的内部品质，解决现有活塞重量铸造装置中易产生氧化物和巢孔的问题，本实用新型提供了一种活塞无氧铸造装置，它包括加热装置、铸模、铸机、型腔、铸模汤口、冷却装置和惰性气体填充装置，惰性气体填充装置与型腔相连接，通过操作惰性气体填充装置，使得型腔内部不再存有空气，高温铝液填充型腔时不再会与空气中的氧气发生氧化反应，大大降低了活塞制品内部产生氧化物和巢孔的发生率，提高活塞铸件的内部品质和活塞铸件的质量。
文档编号B22D35/04GK202097393SQ201120149189
公开日2012年1月4日 申请日期2011年5月11日 优先权日2011年5月11日
发明者曾国辉, 温志伟 申请人:肇庆本田金属有限公司