一种活塞成型的强制冷却装置的制作方法

本发明主要涉及内燃机活塞，尤其涉及一种活塞成型的强制冷却装置。

背景技术：

1、活塞结构复杂、成型方式有重力铸造、液态模锻、锻造等成型方法，金属液态成型模具包括：模架、模身、模盖(模座)、竖抽芯、横抽芯等，重力铸造一般采用下抽芯方式成型，模盖在活塞毛坯的上部，模身在模具中部、在模身中间设置横抽芯成型活塞毛坯销孔；而液态模锻一般采用上抽芯方式成型；活塞工作环境恶劣，承受来自顶部高温、交变载荷的冲击，燃烧室喉口开裂是活塞主要的失效模式，而位于销孔上部喉口部位承受的交变应力负荷更大，开裂引起的活塞失效更为突出。

2、目前、对活塞强化的主要方法有：材料升级、头部设置环形冷却油腔、模具快冷铸造成型、热处理强化、销孔镶嵌衬套等，模具快冷，即在模架、模身、模盖、竖抽芯、横抽芯的内部设置冷却介质循环流动的通路，成型时冷却介质在从通路的入口进入带走模具多余热量后从出口流出、继而带走活塞毛坯多余热量，活塞本体获得细化的金相组织，以提高活塞的机械性能，受模具表面脱模涂层、毛坯收缩与模具分离形成空气层间隙等因素影响，冷却介质冷却模具继而对活塞销孔、头部及喉口的间接冷却强化效果并不突出，特别是铸造和液锻成型时活塞头部及燃烧室的散热慢、晶粒生长快，更难以获得良好的机械性能，难以满足发动机对活塞结构强度和疲劳强度的新要求。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能细化晶粒、可提高活塞本体金属机械性能和承受热负荷及机械负荷能力的活塞成型的强制冷却装置。

2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种活塞成型的强制冷却装置，包括用成型活塞本体的模架，所述模架上安装有在活塞本体成型过程中通过冷却剂的流动实现对活塞本体的腔体进行强制冷却的冷却组件。

4、作为上述技术方案的进一步改进：

5、所述模架包括底模、侧模和顶模，三者对应成型所述活塞本体的裙腔、环槽部和燃烧室。

6、所述顶模上安装有在活塞本体成型过程中用于对燃烧室的喉口进行强制冷却的喉口冷却件。

7、所述喉口冷却件包括喉口冷却剂输入管、喉口冷却剂输出管和喉口冷却剂环形管，所述喉口冷却剂输入管和喉口冷却剂输出管均安装在顶模上并伸至燃烧室内的喉口处，所述喉口冷却剂环形管位于燃烧室内并连通喉口冷却剂输入管和喉口冷却剂输出管。

8、所述侧模上安装有在活塞本体成型过程中用于成型销孔并对其进行强制冷却的销孔冷却件。

9、所述销孔冷却件包括冷却横抽芯和用于成型销孔的销孔成型套，所述冷却横抽芯与销孔成型套套接并与销孔成型套之间形成供冷却剂进入以对销孔进行强制冷却的冷却腔。

10、所述冷却横抽芯上安装有和冷却腔连通的销孔冷却剂输入管和销孔冷却剂输出管，所述销孔成型套上设置有定位孔，所述冷却横抽芯上设置与定位孔配合定位的定位柱。

11、所述底模上安装有在活塞本体成型过程中用于成型环形油腔并对其进行强制冷却的环腔冷却件。

12、所述环腔冷却件包括环腔冷却剂输入管、环腔冷却剂输出管和环腔冷却剂环形管，所述环腔冷却剂输入管和环腔冷却剂输出管均安装在底模上并伸至环形油腔待成型位，所述环腔冷却剂环形管位于环形油腔待成型位并连通环腔冷却剂输入管和环腔冷却剂输出管。

13、所述环腔冷却件包括环腔冷却剂输入管、环腔冷却剂输出管和环腔盐芯，所述环腔冷却剂输入管和环腔冷却剂输出管均安装在底模上并伸至环形油腔待成型位，所述环腔盐芯位于环形油腔待成型位并连通环腔冷却剂输入管和环腔冷却剂输出管。

14、与现有技术相比，本发明的优点在于：

15、本发明的活塞成型的强制冷却装置，包括用成型活塞本体的模架，模架上安装有在活塞本体成型过程中通过冷却剂的流动实现对活塞本体的腔体进行强制冷却的冷却组件。利用该装置在活塞本体成型过程中，通过冷却组件将冷却剂送入活塞本体腔体中(如燃烧室喉口、销孔和环形油腔)并对其进行强制冷却。这样就能细化晶粒，提高活塞头部、喉口、销孔金属机械性能，从而提高活塞及喉口承受热负荷和机械负荷的能力。

技术特征：

1.一种活塞成型的强制冷却装置，其特征在于：包括用成型活塞本体(1)的模架(2)，所述模架(2)上安装有在活塞本体(1)成型过程中通过冷却剂的流动实现对活塞本体(1)的腔体进行强制冷却的冷却组件(3)。

2.根据权利要求1所述的活塞成型的强制冷却装置，其特征在于：所述模架(2)包括底模(21)、侧模(22)和顶模(23)，三者对应成型所述活塞本体(1)的裙腔(11)、环槽部(12)和燃烧室(13)。

3.根据权利要求2所述的活塞成型的强制冷却装置，其特征在于：所述顶模(23)上安装有在活塞本体(1)成型过程中用于对燃烧室(13)的喉口进行强制冷却的喉口冷却件(31)。

4.根据权利要求3所述的活塞成型的强制冷却装置，其特征在于：所述喉口冷却件(31)包括喉口冷却剂输入管(311)、喉口冷却剂输出管(312)和喉口冷却剂环形管(313)，所述喉口冷却剂输入管(311)和喉口冷却剂输出管(312)均安装在顶模(23)上并伸至燃烧室(13)内的喉口处，所述喉口冷却剂环形管(313)位于燃烧室(13)内并连通喉口冷却剂输入管(311)和喉口冷却剂输出管(312)。

5.根据权利要求2所述的活塞成型的强制冷却装置，其特征在于：所述侧模(22)上安装有在活塞本体(1)成型过程中用于成型销孔(14)并对其进行强制冷却的销孔冷却件(32)。

6.根据权利要求5所述的活塞成型的强制冷却装置，其特征在于：所述销孔冷却件(32)包括冷却横抽芯(321)和用于成型销孔(14)的销孔成型套(322)，所述冷却横抽芯(321)与销孔成型套(322)套接并与销孔成型套(322)之间形成供冷却剂进入以对销孔(14)进行强制冷却的冷却腔(323)。

7.根据权利要求6所述的活塞成型的强制冷却装置，其特征在于：所述冷却横抽芯(321)上安装有和冷却腔(323)连通的销孔冷却剂输入管(3211)和销孔冷却剂输出管(3212)，所述销孔成型套(322)上设置有定位孔(3221)，所述冷却横抽芯(321)上设置与定位孔(3221)配合定位的定位柱(3213)。

8.根据权利要求2所述的活塞成型的强制冷却装置，其特征在于：所述底模(21)上安装有在活塞本体(1)成型过程中用于成型环形油腔(15)并对其进行强制冷却的环腔冷却件(33)。

9.根据权利要求8所述的活塞成型的强制冷却装置，其特征在于：所述环腔冷却件(33)包括环腔冷却剂输入管(331)、环腔冷却剂输出管(332)和环腔冷却剂环形管(333)，所述环腔冷却剂输入管(331)和环腔冷却剂输出管(332)均安装在底模(21)上并伸至环形油腔(15)待成型位，所述环腔冷却剂环形管(333)位于环形油腔(15)待成型位并连通环腔冷却剂输入管(331)和环腔冷却剂输出管(332)。

10.根据权利要求8所述的活塞成型的强制冷却装置，其特征在于：所述环腔冷却件(33)包括环腔冷却剂输入管(331)、环腔冷却剂输出管(332)和环腔盐芯(334)，所述环腔冷却剂输入管(331)和环腔冷却剂输出管(332)均安装在底模(21)上并伸至环形油腔(15)待成型位，所述环腔盐芯(334)位于环形油腔(15)待成型位并连通环腔冷却剂输入管(331)和环腔冷却剂输出管(332)。

技术总结
本发明公开了一种活塞成型的强制冷却装置，包括用成型活塞本体的模架，模架上安装有在活塞本体成型过程中通过冷却剂的流动实现对活塞本体的腔体进行强制冷却的冷却组件。该强制冷却装置具有能细化晶粒、可提高活塞本体金属机械性能和承受热负荷及机械负荷能力的优点。

技术研发人员：彭丽平,强哲菲
受保护的技术使用者：佛山亦虎同质汽车零部件有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15