鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞的制造方法及其模具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞的制造方法及其模具。該模具主要包括：上模、中模、抽芯機(jī)構(gòu)和下模，上模包括上模體、上模頂板和裙腔芯、清理推板、清理?xiàng)U、斜導(dǎo)柱，上模頂板的中央設(shè)置有安放清理推板的圓形凹坑，與上模體接觸的下平面上開有排氣道；中模包括中模體和中模套兩部分，中模體由垂直分模的左半模、右半模組成，用來形成活塞的外形；抽芯機(jī)構(gòu)包括抽芯油缸、銷孔芯和安裝結(jié)構(gòu)；下模包括料腔、下模板、支撐板、水平滑道和壓頭。本發(fā)明實(shí)施例的鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞毛坯的制造方法使用外形與內(nèi)冷腔相同的芯形成內(nèi)冷腔，采用液態(tài)模鍛技術(shù)進(jìn)行毛坯成形，既能有效提高材料利用率和制造效率，又能確保組織性能。
【專利說明】
鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞的制造方法及其模具
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及活塞制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞的制造方法及其模具。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞是用于重型卡車發(fā)動(dòng)機(jī)上的關(guān)鍵零件，其特點(diǎn)有兩點(diǎn)，一是材質(zhì)為中碳熱作模具鋼，二是在燃燒室周邊設(shè)置有一個(gè)環(huán)形通道，其內(nèi)充滿冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻。它比鋁合金活塞具有更高的使用壽命，是活塞發(fā)展的方向之一。目前鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞的毛坯成形技術(shù)包括鑄造、整體模鍛和鍛焊三種，其中鑄造鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞的毛坯形狀和尺寸最接近成品，是采用砂芯或鹽芯形成內(nèi)冷腔，采用砂型鑄造方法成形。為了得到致密的活塞，生產(chǎn)過程必須使用大的冒口來補(bǔ)縮，導(dǎo)致材料利用率不足60%;整體模鍛鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞的毛坯與成品形狀差距很大，沒有內(nèi)冷腔、銷孔、頂部與裙部之間的環(huán)溝等結(jié)構(gòu)，需要后續(xù)機(jī)械加工來獲得這些結(jié)構(gòu)，材料利用率不足40%;鍛焊結(jié)合的鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞毛坯由裙部和頭部?jī)刹糠纸M成，其分界線位于內(nèi)冷腔的最大截面處。頭部毛坯是一個(gè)圓餅形鍛件，需要利用切削加工方法加工出內(nèi)冷腔;裙部毛坯形狀與活塞整體末端的裙部相似，采用去除加工方法將頭部和裙部的分界面加工為平面后，采用摩擦壓力焊或激光焊將頭部和裙部焊接在一起，得到整體毛坯。這種毛坯在內(nèi)冷腔內(nèi)會(huì)殘留焊接形成的飛邊，其高度一般在3-5mm范圍，這種飛邊的存在會(huì)在一定程度上降低冷卻效果。此外，這種毛坯的制造方法工序多，成本高，焊縫附近的熱影響區(qū)容易出現(xiàn)微裂紋，直接影響使用壽命。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，利用液態(tài)模鍛或擠壓鑄造技術(shù)制備鋁合金活塞的報(bào)道和實(shí)例很多?！短胤N鑄造及有色合金》第31卷第11期公開了程先軍研究190型Al-Si活塞擠壓鑄造(即液態(tài)模鍛)的工藝方法，該方法的技術(shù)特征包括:裙部在上，上部加壓，底部二次加壓，上部加壓壓力為71.3?79.2MPa，底部加壓壓力15.2-16.2MPa，加壓開始時(shí)間不超過60s.加壓速度為0.004?0.006m/s，保壓時(shí)間為110?130秒。其步驟是:將定量(12.6+0.5)kg的鋁液(溫度為700—710°C )倒入金屬外模中，扒渣后，油壓機(jī)上缸下行，芯模對(duì)鋁液進(jìn)行加壓，上缸壓力為18—20MPa。壓力到最大時(shí)開始計(jì)時(shí)，10?15s后底缸開始加壓，其壓力為20.22MPa，保壓時(shí)間為110?130s。保壓完畢后即可拆模取出活塞鑄件。為了防止模溫過高，當(dāng)上缸壓力到18?20MPa時(shí)開始通水冷卻至脫模為止。該方法的缺點(diǎn)為:這種成形方法加壓過程壓力損失大，難以獲得致密活塞，無法用于鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)還公開了景德鎮(zhèn)景航鍛鑄有限責(zé)任公司江志明進(jìn)行鋁合金活塞的液態(tài)模鍛的文章，該方法的技術(shù)特征包括:采用凹凸模結(jié)構(gòu)的直接液鍛方式。凹模下半部設(shè)計(jì)脫模軸銷式，脫模方式采用軸銷退件機(jī)構(gòu)，并采用斜鍥以實(shí)現(xiàn)軸銷的鎖緊和退出:設(shè)置反壓裝置，通過凹模底部20個(gè)矩形彈簧，將凹模托起7?8mm，當(dāng)壓制時(shí)，凸模和凹模一起下壓，壓縮彈簧，使凹模和凹模鑲塊產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，對(duì)制件厚壁處實(shí)現(xiàn)有效反壓作用，達(dá)到改善組織的目的;采用頂桿直接頂頂塊使液鍛件和凹模脫離。其中反壓彈簧很關(guān)鍵，采用的是專用大彈力彈簧，20個(gè)彈簧均勻的圓周分布在下模座上。其它所有模具結(jié)構(gòu)都要通過強(qiáng)度校核和安裝定位方式的確定，從而保證模具的正常工作。該方法的缺點(diǎn)為:這種模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且無法解決壓力損耗大和厚壁處存在縮松缺陷的問題；
[0005]申請(qǐng)?zhí)枮?00320106374.9的實(shí)用新型公開了一種復(fù)雜鋁合金組合式液態(tài)模鍛的模具，它有底模安裝在下模座上，下模座安裝在下模墊板上，下模座上面有凹模中圈，凹模中圈內(nèi)側(cè)有組合凹模、外側(cè)有凹模外圈，凹模外圈與下墊板固定在一起，底模下面有頂桿，組合凹模上面有與其對(duì)應(yīng)的上壓頭，上壓頭上部通過固定圈固定在上墊板上，組合凹模、凹模中圈、凹模外圈上有銷芯通過接頭與銷芯油缸上的活塞桿連接在一起。這種模具只適用于鋁合金活塞。
[0006]內(nèi)燃機(jī)2006年第3期公開了鋁活塞擠壓鑄造(即液態(tài)模鍛)的技術(shù)現(xiàn)狀，但未涉及鋼質(zhì)活塞的液態(tài)模鍛?！短胤N鑄造及有色合金》2005年擠壓鑄造、半固態(tài)加工學(xué)術(shù)年會(huì)?？_了李敏華等壓縮機(jī)鋁活塞擠壓鑄造的模具，雖然采用了斜導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)，但其作用僅是用來抽出銷孔芯。
[0007]上述相關(guān)文獻(xiàn)和專利，均只是針對(duì)鋁合金活塞進(jìn)行的，未見針對(duì)鋼質(zhì)液態(tài)模鍛的報(bào)道，也未見有內(nèi)冷腔活塞液態(tài)模鍛的報(bào)道。鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞液態(tài)模鍛有很多技術(shù)難點(diǎn):如模具結(jié)構(gòu)和材料如何適應(yīng)鋼液的高溫作用，內(nèi)冷腔如何形成，如何確保燃燒室的組織性能優(yōu)越，如何高效率地制備等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞的制造方法及其模具，以實(shí)現(xiàn)有效地制作液態(tài)模鍛的鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞的制造模具，包括:上模、中模、抽芯機(jī)構(gòu)和下模，所述上模包括上模體、上模頂板和裙腔芯、清理推板、清理?xiàng)U、斜導(dǎo)柱，所述上模頂板的中央設(shè)置有安放清理推板的圓形凹坑，與上模體接觸的下平面上開有排氣道;所述中模包括中模體和中模套兩部分，所述的中模體由垂直分模的左半模、右半模組成，用來形成活塞的外形;所述抽芯機(jī)構(gòu)包括抽芯油缸、銷孔芯和安裝結(jié)構(gòu)；所述的下模包括料腔、下模板、支撐板、水平滑道和壓頭，所述下模板用來將下模安裝在工作臺(tái)上，并通過支撐板與水平滑道連接在一起。
[0011]進(jìn)一步地，所述的裙腔芯用模具鋼制成，與上模頂板同軸，采用沉頭螺釘與上模頂板連接牢固，所述的裙腔芯上設(shè)置有內(nèi)冷腔芯芯頭插入的兩個(gè)錐形孔，錐孔深40-100mm，錐度與內(nèi)冷腔芯芯頭一致;錐形孔上方為圓柱形通孔，清理?xiàng)U插入圓柱形通孔的內(nèi)部，并上下運(yùn)動(dòng);所述的裙腔芯的側(cè)面留有與銷孔芯接觸的圓坑。
[00?2] 進(jìn)一步地，所述清理推板的厚度為15-30mm，直徑比內(nèi)冷腔芯直徑大10_20mm，所述清理推板由彈簧支撐，所述清理?xiàng)U垂直安裝在清理推板的下方;所述上模體的上面為平面，下面為中央設(shè)有斜度為5-10°的圓坑的臺(tái)階面，所述圓坑的底面直徑與所述下模體的上沿直徑一致，圓坑深度5-30_，中央設(shè)有安裝裙腔芯的通孔。
[0013]進(jìn)一步地，所述的上模套設(shè)有安裝斜導(dǎo)柱的斜孔，該斜孔的內(nèi)徑與所述上模體的外徑相一致，采用H7/h6的間隙配合，防止上模體開裂;所述斜導(dǎo)柱的數(shù)量為2個(gè)或4個(gè)，采用對(duì)稱分布，直徑15-40_，斜度5-15°，安裝在上模套的斜孔內(nèi)。
[0014]進(jìn)一步地，所述的銷孔芯用模具鋼制成，前端帶過渡圓角，尾端帶有與油缸活塞桿鏈接的內(nèi)螺紋，水平安裝在抽芯油缸的活塞端部，在抽芯油缸帶動(dòng)下水平推進(jìn)和后退;所述的抽芯油缸是兩個(gè)水平安裝的活塞缸，所述的安裝結(jié)構(gòu)是用鋼制成的支座，將抽芯油缸與安裝平臺(tái)連接在一起。
[0015]進(jìn)一步地，所述中模體的左右半模的上部均設(shè)有一段圓臺(tái)，該圓臺(tái)的直徑、高度和錐度與上模體上中央圓坑的直徑、高度和錐度對(duì)應(yīng)一致，該圓臺(tái)的下部為光滑平面，內(nèi)壁與活塞的外形一致，通過壓板和螺釘與中模套固定在一起，隨著中模套做水平運(yùn)動(dòng)。
[0016]進(jìn)一步地，所述在活塞的銷孔所在的高度上設(shè)置有銷孔芯通過的通孔，與銷孔芯之間為間隙配合，配合間隙0.10-0.25mm，所述的中模套上下面均為光滑平面，在對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有斜導(dǎo)柱和銷孔芯通過的通孔，下部設(shè)置有燕尾凸臺(tái)，安裝在燕尾槽內(nèi)，沿水平方向左右運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)行程20-100mm。
[0017]進(jìn)一步地，所述的料腔為圓筒形，直徑為90_150mm，內(nèi)孔與壓頭之間為間隙配合，配合間隙0.15-0.30mm，容積為活塞毛坯體積的1.1-1.3倍，用模具鋼制成，厚度為30_60mm;所述的水平滑道上安裝有燕尾槽;所述的壓頭用熱作模具鋼制成，上平面帶有與燃燒室內(nèi)腔相一致的凸起，外徑與活塞毛坯外徑相同，帶有50mm的密封段和30mm的導(dǎo)向段，導(dǎo)向段和密封段間設(shè)置有寬度1-3_的潤(rùn)滑環(huán)槽，下端設(shè)置有內(nèi)螺紋與加壓油缸活塞連接。
[0018]進(jìn)一步地，所述中模的內(nèi)腔與活塞的外輪廓一致，其尺寸等于對(duì)應(yīng)活塞毛坯外輪廓尺寸加上0.8-1.5%的收縮量。所述下模其內(nèi)腔為料腔，儲(chǔ)放金屬液，所述裙腔芯用來成型活塞的裙腔，其尺寸等于活塞裙腔毛坯尺寸減去0.8-1.5%的收縮量。
[0019 ]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞的制造方法，包括:
[0020]第一步，噴涂料:將模具上模與中模及下模分開，將成形壓頭退回至料腔下部的設(shè)定位置，使成形壓頭與料腔形成的圓孔的容積等于活塞毛坯體積的1.1-1.3倍，對(duì)模具的上下模腔表面噴涂涂料；
[0021]第二步，安芯:將預(yù)熱溫度在180-250 °C的內(nèi)冷腔芯的芯頭插入裙腔芯對(duì)應(yīng)的錐形芯座孔內(nèi)；
[0022]第三步，澆注鋼液:將溫度高于活塞用鋼液相線溫度30_100°C、體積等于活塞毛坯體積1.05-1.15倍的鋼液在氮?dú)獗Ｗo(hù)下澆入下模中央的料腔內(nèi)；
[0023]第四步，模具閉合、液鍛成形:在澆注完畢后設(shè)定時(shí)間內(nèi)，將上模下行，同時(shí)通過斜導(dǎo)柱使中模的左右半模向中央運(yùn)動(dòng)至閉合，上模板的圓形凹坑與中模上部的圓臺(tái)部接觸并加壓200-500噸保壓；
[0024]第五步，啟動(dòng)抽芯油缸，推進(jìn)銷孔芯:將兩個(gè)銷孔芯推進(jìn)，插入裙腔芯兩側(cè)面對(duì)應(yīng)的圓坑內(nèi)；
[0025]第六步，充型和液鍛:推動(dòng)壓頭將料腔內(nèi)的鋼液以20-100mm/S的速度擠入并充滿模腔，增壓至80-150MPa，使模腔內(nèi)的鋼液在壓力作用下凝固并發(fā)生塑性變形；
[0026]第七步，開模取件:抽出銷孔芯，上模帶動(dòng)裙腔芯上行，通過斜導(dǎo)柱將中模的左右半模分開，活塞毛坯留在原位不動(dòng)，清理推板帶動(dòng)清理柱下行使裙腔芯的內(nèi)冷腔芯座孔內(nèi)的芯頭殘留頂出，取走包裹有內(nèi)冷腔芯的活塞毛坯，放入10-80 0C水中使活塞毛坯中的內(nèi)冷腔芯溶化，得到活塞毛坯；
[0027]第八步，熱處理和去除加工，將活塞毛坯放入熱處理爐內(nèi)進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，冷卻后進(jìn)行取出加工，得到鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞。
[0028]由上述本發(fā)明的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞毛坯的制造方法使用外形與內(nèi)冷腔相同的芯形成內(nèi)冷腔，采用液態(tài)模鍛技術(shù)進(jìn)行毛坯成形，既能有效提高材料利用率和制造效率，又能確保組織性能。利用本發(fā)明制備的鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞，經(jīng)過調(diào)質(zhì)熱處理后，與模鍛件調(diào)制處理后的組織沒有明顯差別，其組織評(píng)級(jí)可以達(dá)到3級(jí);帶有燃燒室的頭部直接承受高壓，晶粒細(xì)小，性能更好。與現(xiàn)有鍛造和鍛焊鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞相比，本發(fā)明的毛坯形狀和尺寸更加接近成品，加工余量小，材料利用率可以達(dá)到80%以上，提高20各百分點(diǎn)以上。
[0029]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞的鑄造磨具的結(jié)構(gòu)示意圖
[0032]1-上模板，2-清理推板，3-清理?xiàng)U，4-裙腔芯，5-內(nèi)冷腔芯頭，6_彈性套，7_中模，8-側(cè)杠活塞桿，9-斜導(dǎo)柱，10-中模套，11-抽芯機(jī)構(gòu)，12-壓室，13-壓頭。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0034]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。
[0035]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0036]為便于對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面將結(jié)合附圖以幾個(gè)具體實(shí)施例為例做進(jìn)一步的解釋說明，且各個(gè)實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。
[0037]為了解決這些難題，克服現(xiàn)有技術(shù)中，鑄造鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞材料利用率低、性能較差的問題，以及鍛造活塞材料利用率低的問題，及鍛焊鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞工藝過程復(fù)雜、造價(jià)過高、焊縫附近存在裂紋幾率大的問題，填補(bǔ)鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞液態(tài)模鍛空白。
[0038]本發(fā)明提出了一種制造鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞毛坯的金屬模具，該金屬模具的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括上模1、4、6、10、中模7、抽芯機(jī)構(gòu)11和下模12。上模包括上模體、上模頂板和裙腔芯、清理推板、清理?xiàng)U、斜導(dǎo)柱六部分，除裙腔芯用熱作模具鋼制成外，其他均用碳素結(jié)構(gòu)鋼制成;所述的上模頂板的中央設(shè)置有安放清理推板的圓形凹坑，與上模體接觸的下平面上開有排氣道，排氣道形狀為矩形，深度為0.1-0.5mm，寬度為50_100mm。
[0039]所述的裙腔芯用模具鋼制成，與上模頂板同軸，采用沉頭螺釘與上模頂板連接牢固，所述的裙腔芯上設(shè)置有內(nèi)冷腔芯芯頭插入的兩個(gè)錐形孔，錐孔深40-100mm，錐度與內(nèi)冷腔芯芯頭一致;錐形孔上方為圓柱形通孔，清理?xiàng)U插入圓柱形通孔的內(nèi)部，并上下運(yùn)動(dòng)；所述的裙腔芯的側(cè)面留有與銷孔芯接觸的圓坑。
[0040]所述的清理推板的厚度為15-30mm，直徑比內(nèi)冷腔芯直徑大10-20mm，清理推板的下部中央由彈簧支撐，清理?xiàng)U垂直安裝在其下方;所述的上模體的上面為平面，下面為中央設(shè)有斜度為5-10°的圓坑的臺(tái)階面，圓坑底面直徑與下模體上沿直徑一致，圓坑深度5-30mm，中央設(shè)有安裝裙腔芯的通孔;所述的上模套設(shè)有安裝斜導(dǎo)柱的斜孔，其內(nèi)徑與上模體外徑相一致，采用H7/h6的間隙配合，防止上模體開裂;所述斜導(dǎo)柱的數(shù)量為2個(gè)或4個(gè)，采用對(duì)稱分布，直徑15-40_，斜度5-15°，安裝在上模套的斜孔內(nèi)。
[0041]所述抽芯機(jī)構(gòu)包括抽芯油缸、銷孔芯和安裝結(jié)構(gòu);所述的銷孔芯用模具鋼制成，長(zhǎng)度40-100mm，前端帶有R2-6mm的過渡圓角，尾端帶有與油缸活塞桿鏈接的內(nèi)螺紋，水平安裝在抽芯油缸的活塞端部，在抽芯油缸帶動(dòng)下可以水平推進(jìn)和后退;所述的抽芯油缸是兩個(gè)水平安裝的活塞缸，行程60-120mm，公稱缸力3-10噸，所述的安裝結(jié)構(gòu)是用鋼制成的支座，將抽芯油缸與安裝平臺(tái)牢固地連接在一起。
[0042]所述的中模包括中模體和中模套兩部分，所述的中模體由垂直分模的左半模、右半模組成，用來形成活塞的外形；中模體左右半模的上部均設(shè)有一段圓臺(tái)，該圓臺(tái)的直徑、高度和錐度與上模體上中央圓坑的直徑、高度和錐度對(duì)應(yīng)一致，厚度為20-60mm;下部為光滑平面，內(nèi)壁與活塞的外形一致，通過壓板和螺釘與中模套固定在一起，可以隨著中模套做水平運(yùn)動(dòng)，在活塞的銷孔所在的高度上設(shè)置有銷孔芯通過的通孔，與銷孔芯之間為間隙配合，配合間隙0.10-0.25mm。所述的中模套上下面均為光滑平面，在對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有斜導(dǎo)柱和銷孔芯通過的通孔，下部設(shè)置有燕尾凸臺(tái)，安裝在燕尾槽內(nèi)，沿水平方向可以左右運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)行程20-100mm。
[0043]所述的下模包括料腔、下模板、支撐板、水平滑道和壓頭;所述的料腔為圓筒形，直徑為90-150mm，內(nèi)孔與壓頭之間為間隙配合，配合間隙0.15-0.30mm，容積為活塞毛坯體積的1.1-1.3倍，用模具鋼制成，厚度為30-60mm;所述的下模板用來將下模安裝在工作臺(tái)上，并通過支撐板與水平滑道連接在一起;所述的水平滑道上安裝有燕尾槽;所述的壓頭用熱作模具鋼制成，上平面帶有與燃燒室內(nèi)腔相一致的凸起，外徑與活塞毛坯外徑相同，帶有50mm的密封段和30mm的導(dǎo)向段，導(dǎo)向段和密封段間設(shè)置有寬度l-3mm的潤(rùn)滑環(huán)槽，下端設(shè)置有內(nèi)螺紋與加壓油缸活塞連接。
[0044]所述中模的內(nèi)腔與活塞的外輪廓一致，其尺寸等于對(duì)應(yīng)活塞毛坯外輪廓尺寸加上0.8-1.5%的收縮量。所述下模其內(nèi)腔為料腔，儲(chǔ)放金屬液，所述裙腔芯用來成型活塞的裙腔，其尺寸等于活塞裙腔毛坯尺寸減去0.8-1.5 %的收縮量?；谏鲜鰣D1所示的磨具，本發(fā)明一種鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞毛坯制造方法，包括如下步驟:
[0045]第一步，噴涂料:將模具上模1、4、6、10與中模7及下模12分開，將成形壓頭13退回至料腔下部設(shè)定位置，使其與料腔形成的圓孔的容積等于活塞毛坯體積的1.1-1.3倍，對(duì)模具的上下模腔表面噴涂2號(hào)涂料，防止鋼液與模具粘連；
[0046]第二步，安芯:將預(yù)熱溫度在180-250 °C的內(nèi)冷腔芯的芯頭5插入裙腔芯4對(duì)應(yīng)的錐形芯座孔內(nèi)；
[0047]第三步，澆注鋼液:將溫度高于活塞用鋼液相線溫度30_100°C、體積等于活塞毛坯體積1.05-1.15倍的鋼液在氮?dú)獗Ｗo(hù)下澆入下模中央的料腔內(nèi)；
[0048]第四步，模具閉合、液鍛成形:在澆注完畢1-5秒時(shí)間內(nèi)，迅速將上模下行，同時(shí)通過斜導(dǎo)柱9使中模的左右半模7向中央運(yùn)動(dòng)至閉合，上模板I的圓形凹坑與中模10上部的圓臺(tái)部接觸并加壓200-500噸保壓；
[0049]第五步，啟動(dòng)抽芯油缸11，推進(jìn)銷孔芯8:將兩個(gè)銷孔芯8推進(jìn)，插入裙腔芯兩側(cè)面對(duì)應(yīng)的圓坑內(nèi)；
[0050]第六步，充型和液鍛:推動(dòng)壓頭13將料腔內(nèi)的鋼液以20-100mm/S的速度擠入并充滿模腔，隨后迅速增壓至80-150MPa，使模腔內(nèi)的鋼液在壓力作用下凝固并發(fā)生塑性變形；
[0051]第七步，開模取件:抽出銷孔芯8，上模I，4，6，10帶動(dòng)裙腔芯上行，通過斜導(dǎo)柱9將中模7的左右半模分開，活塞毛坯留在原位不動(dòng)，清理推板帶動(dòng)清理柱下行使裙腔芯的內(nèi)冷腔芯座孔內(nèi)的芯頭殘留頂出，取走包裹有內(nèi)冷腔芯的活塞毛坯，放入室溫-80°C水中使活塞毛坯中的內(nèi)冷腔芯溶化，得到活塞毛坯；
[0052]第八步，熱處理和去除加工，將活塞毛坯放入熱處理爐內(nèi)進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，冷卻后進(jìn)行取出加工，得到本發(fā)明的鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞；
[0053]實(shí)施例1.一種中碳低合金鋼(42CrMo)內(nèi)冷腔鋼活塞的制造方法及其模具
[0054]42CrMo是一種傳統(tǒng)的鋼活塞材料，線收縮率為1.2%，體收縮率為4.3% ;
[0055]模具閉合后的型腔形狀與內(nèi)冷腔鋼活塞的形狀相同，模具所有的成形型腔尺寸等于內(nèi)冷腔鋼活塞毛坯尺寸加上1.2%的線收縮量；模具的裙腔芯4與彈性套6的間隙為0.2mm，壓頭13與下模12的間隙為0.2mm;
[0056]本發(fā)明一種中碳低合金鋼(42CrMo)內(nèi)冷腔鋼活塞的制造方法，包括如下步驟:
[0057]第一步，模具準(zhǔn)備:將模具上1、4、6、10、中模7、下模12分開，將成形壓頭13退回至料腔下部設(shè)定位置，使其與料腔形成的圓孔的容積等于活塞毛坯體積的1.3倍，對(duì)模具的上下模腔表面噴涂耐火涂料，防止鋼液與模具粘連；
[0058]第二步，安芯:將預(yù)熱溫度在250 0C的內(nèi)冷腔芯的芯頭插入裙腔芯對(duì)應(yīng)的錐形芯座孔內(nèi)；
[0059]第三步，澆注鋼液:將溫度高于活塞用鋼液相線溫度30°C的設(shè)定量鋼液在氮?dú)獗Ｗo(hù)下澆入下模中央的料腔內(nèi)，所述的設(shè)定量是活塞室溫體積的1.15倍；
[0060]第四步，加壓成形:在澆注完畢1-5秒時(shí)間內(nèi)，迅速將上模下行，同時(shí)通過斜導(dǎo)柱使中模的左右半模向中央運(yùn)動(dòng)至閉合，上模板的圓形凹坑與中模上部的圓臺(tái)部接觸并對(duì)施加200-500噸的壓力，保持；
[0061 ] 第五步，置芯:啟動(dòng)抽芯油缸推進(jìn)銷孔芯，將兩個(gè)銷孔芯同時(shí)推進(jìn)，插入裙腔芯兩側(cè)面對(duì)應(yīng)的圓坑內(nèi)；
[0062]第六步，充型和液鍛:推動(dòng)壓頭將料腔內(nèi)的鋼液以100mm/S的速度擠入并充滿模腔，隨后迅速增壓，使模腔內(nèi)的鋼液在80-150MPa壓強(qiáng)作用下凝固并發(fā)生塑性變形；
[0063]第七步，開模取件:抽出銷孔芯，上模帶動(dòng)裙腔芯上行，通過斜導(dǎo)柱將中模分開，活塞毛坯留在原位不動(dòng)，清理推板帶動(dòng)清理柱下行使內(nèi)冷腔芯座孔內(nèi)的芯頭殘留頂出，取走包裹有內(nèi)冷腔芯的活塞毛坯，放入10-80 0C的水中使活塞毛坯中的內(nèi)冷腔芯溶化，形成內(nèi)冷油道，得到活塞毛坯；
[0064]第八步，熱處理和去除加工:將活塞毛坯放入熱處理爐內(nèi)進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，冷卻后進(jìn)行去除加工，得到本發(fā)明的鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞；
[0065]實(shí)施例2.—種中碳低合金鋼(38MnVS6)內(nèi)冷腔鋼活塞的制造方法及其模具
[0066]38MnVS6是一種高等級(jí)低合金化錳釩鋼，具有良好的切削性能是較好的鋼活塞材料，線收縮率為1.4%，體收縮率為3.2% ;
[0067]模具閉合后的型腔形狀與內(nèi)冷腔鋼活塞的形狀相同，所有成型輪廓尺寸的金屬型型腔尺寸為活塞對(duì)應(yīng)尺寸加上1.4%的收縮量;模具的裙腔芯4與彈性套6的間隙為0.2mm，壓頭13與下模12的間隙為0.2mm;
[0068]本發(fā)明一種中碳低合金鋼(38MnVS6)內(nèi)冷腔鋼活塞的制造方法，包括如下步驟:
[0069]第一步，模具準(zhǔn)備:將模具上1、4、6、10、中模7、下模12分開，將成形壓頭13退回至料腔下部設(shè)定位置，使其與料腔形成的圓孔的容積等于活塞毛坯體積的1.2倍，對(duì)模具的上下模腔表面噴涂耐火涂料，防止鋼液與模具粘連；
[0070]第二步，安芯:將預(yù)熱溫度在200 0C的內(nèi)冷腔芯的芯頭插入裙腔芯對(duì)應(yīng)的錐形芯座孔內(nèi)；
[0071]第三步，澆注鋼液:將溫度高于活塞用鋼液相線溫度30-100°C的設(shè)定量鋼液在氮?dú)獗Ｗo(hù)下澆入下模中央的料腔內(nèi)，所述的設(shè)定量是活塞室溫體積的1.1倍；
[0072]第四步，加壓成形:在澆注完畢1-5秒時(shí)間內(nèi)，迅速將上模下行，同時(shí)通過斜導(dǎo)柱使中模的左右半模向中央運(yùn)動(dòng)至閉合，上模板的圓形凹坑與中模上部的圓臺(tái)部接觸并對(duì)施加200-500噸的壓力，保持；
[0073]第五步，置芯:啟動(dòng)抽芯油缸推進(jìn)銷孔芯，將兩個(gè)銷孔芯同時(shí)推進(jìn)，插入裙腔芯兩側(cè)面對(duì)應(yīng)的圓坑內(nèi)；
[0074]第六步，充型和液鍛:推動(dòng)壓頭將料腔內(nèi)的鋼液以90mm/s的速度擠入并充滿模腔，隨后迅速增壓，使模腔內(nèi)的鋼液在80-150MPa壓強(qiáng)作用下凝固并發(fā)生塑性變形；
[0075]第七步，開模取件:抽出銷孔芯，上模帶動(dòng)裙腔芯上行，通過斜導(dǎo)柱將中模分開，活塞毛坯留在原位不動(dòng)，清理推板帶動(dòng)清理柱下行使內(nèi)冷腔芯座孔內(nèi)的芯頭殘留頂出，取走包裹有內(nèi)冷腔芯的活塞毛坯，放入10-80 0C的水中使活塞毛坯中的內(nèi)冷腔芯溶化，形成內(nèi)冷油道，得到活塞毛坯；
[0076]第八步，熱處理和去除加工:將活塞毛坯放入熱處理爐內(nèi)進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，冷卻后進(jìn)行去除加工，得到本發(fā)明的鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞；
[0077]實(shí)施例3.中碳低合金鋼(30CrMoV)內(nèi)冷腔鋼活塞液態(tài)模鍛(各值均取下限)
[0078]30CrMoV是一種傳統(tǒng)的鋼活塞材料，線收縮率取1.5%，體收縮率為2.6% ；
[0079]模具閉合后的型腔形狀與內(nèi)冷腔鋼活塞的形狀相同，所有成型輪廓尺寸的金屬型型腔尺寸為活塞對(duì)應(yīng)尺寸加上1.5%的收縮量;模具的裙腔芯4與彈性套6的間隙為0.2mm，壓頭13與下模12的間隙為0.2mm;
[0080]本發(fā)明一種中碳低合金鋼(30CrMoV)內(nèi)冷腔鋼活塞的制造方法，包括如下步驟:
[0081]第一步，模具準(zhǔn)備:將模具上1、4、6、10、中模7、下模12分開，將成形壓頭13退回至料腔下部設(shè)定位置，使其與料腔形成的圓孔的容積等于活塞毛坯體積的1.1倍，對(duì)模具的上下模腔表面噴涂耐火涂料，防止鋼液與模具粘連；
[0082]第二步，安芯:將預(yù)熱溫度在200 °C的內(nèi)冷腔芯的芯頭插入裙腔芯對(duì)應(yīng)的錐形芯座孔內(nèi)；
[0083]第三步，澆注鋼液:將溫度高于活塞用鋼液相線溫度30°C的設(shè)定量鋼液在氮?dú)獗Ｗo(hù)下澆入下模中央的料腔內(nèi)，所述的設(shè)定量是活塞室溫體積的1.05倍；
[0084]第四步，加壓成形:在澆注完畢1-5秒時(shí)間內(nèi)，迅速將上模下行，同時(shí)通過斜導(dǎo)柱使中模的左右半模向中央運(yùn)動(dòng)至閉合，上模板的圓形凹坑與中模上部的圓臺(tái)部接觸并對(duì)施加200-500噸的壓力，保持；
[0085]第五步，置芯:啟動(dòng)抽芯油缸推進(jìn)銷孔芯，將兩個(gè)銷孔芯同時(shí)推進(jìn)，插入裙腔芯兩側(cè)面對(duì)應(yīng)的圓坑內(nèi)；
[0086]第六步，充型和液鍛:推動(dòng)壓頭將料腔內(nèi)的鋼液以80mm/s的速度擠入并充滿模腔，隨后迅速增壓，使模腔內(nèi)的鋼液在80-150MPa壓強(qiáng)作用下凝固并發(fā)生塑性變形；
[0087]第七步，開模取件:抽出銷孔芯，上模帶動(dòng)裙腔芯上行，通過斜導(dǎo)柱將中模分開，活塞毛坯留在原位不動(dòng)，清理推板帶動(dòng)清理柱下行使內(nèi)冷腔芯座孔內(nèi)的芯頭殘留頂出，取走包裹有內(nèi)冷腔芯的活塞毛坯，放入10-80 0C的水中使活塞毛坯中的內(nèi)冷腔芯溶化，形成內(nèi)冷油道，得到活塞毛坯；
[0088]第八步，熱處理和去除加工:將活塞毛坯放入熱處理爐內(nèi)進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，冷卻后進(jìn)行去除加工，得到本發(fā)明的鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞；
[0089]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞毛坯的制造方法使用外形與內(nèi)冷腔相同的芯形成內(nèi)冷腔，采用液態(tài)模鍛技術(shù)進(jìn)行毛坯成形，既能有效提高材料利用率和制造效率，又能確保組織性能。具有如下的有益效果:
[0090](I)產(chǎn)品質(zhì)量高:利用本發(fā)明制備的鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞，經(jīng)過調(diào)質(zhì)熱處理后，與模鍛件調(diào)制處理后的組織沒有明顯差別，其組織評(píng)級(jí)可以達(dá)到3級(jí)；帶有燃燒室的頭部直接承受高壓，晶粒細(xì)小，性能更好；
[0091](2)材料利用率高:與現(xiàn)有鍛造和鍛焊鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞相比，本發(fā)明的毛坯形狀和尺寸更加接近成品，加工余量小，材料利用率可以達(dá)到80%以上，提高20各百分點(diǎn)以上；
[0092](3)適用范圍廣:本發(fā)明不受活塞鋼號(hào)、形狀和尺寸的限制，可以用來生產(chǎn)各種鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞；
[0093](4)生產(chǎn)成本低:本發(fā)明工藝流程短，加工余量小、廢品率低，生產(chǎn)成本比鍛造及鍛焊活塞降低20%以上；
[0094](5)生產(chǎn)效率高:本發(fā)明每生產(chǎn)一件活塞只需2分鐘，單臺(tái)設(shè)備年產(chǎn)量可達(dá)20萬只以上。
[0095]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:附圖只是一個(gè)實(shí)施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實(shí)施本發(fā)明所必須的。
[0096]通過以上的實(shí)施方式的描述可知，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本發(fā)明可借助軟件加必需的通用硬件平臺(tái)的方式來實(shí)現(xiàn)?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中，如ROM/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例或者實(shí)施例的某些部分所述的方法。
[0097]本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。尤其，對(duì)于裝置或系統(tǒng)實(shí)施例而言，由于其基本相似于方法實(shí)施例，所以描述得比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說明即可。以上所描述的裝置及系統(tǒng)實(shí)施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上。可以根據(jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的情況下，即可以理解并實(shí)施。
[0098]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞的制造模具，其特征在于，包括:上模、中模、抽芯機(jī)構(gòu)和下模，所述上模包括上模體、上模頂板和裙腔芯、清理推板、清理?xiàng)U、斜導(dǎo)柱，所述上模頂板的中央設(shè)置有安放清理推板的圓形凹坑，與上模體接觸的下平面上開有排氣道;所述中模包括中模體和中模套兩部分，所述的中模體由垂直分模的左半模、右半模組成，用來形成活塞的外形;所述抽芯機(jī)構(gòu)包括抽芯油缸、銷孔芯和安裝結(jié)構(gòu)；所述的下模包括料腔、下模板、支撐板、水平滑道和壓頭，所述下模板用來將下模安裝在工作臺(tái)上，并通過支撐板與水平滑道連接在一起。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞的制造模具，其特征在于，所述的裙腔芯用模具鋼制成，與上模頂板同軸，采用沉頭螺釘與上模頂板連接牢固，所述的裙腔芯上設(shè)置有內(nèi)冷腔芯芯頭插入的兩個(gè)錐形孔，錐孔深40-100mm，錐度與內(nèi)冷腔芯芯頭一致;錐形孔上方為圓柱形通孔，清理?xiàng)U插入圓柱形通孔的內(nèi)部，并上下運(yùn)動(dòng);所述的裙腔芯的側(cè)面留有與銷孔芯接觸的圓坑。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞的制造模具，其特征在于，所述清理推板的厚度為15-30mm，直徑比內(nèi)冷腔芯直徑大10-20mm，所述清理推板由彈簧支撐，所述清理?xiàng)U垂直安裝在清理推板的下方;所述上模體的上面為平面，下面為中央設(shè)有斜度為5-10°的圓坑的臺(tái)階面，所述圓坑的底面直徑與所述下模體的上沿直徑一致，圓坑深度5_30mm，中央設(shè)有安裝裙腔芯的通孔。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞的制造模具，其特征在于，所述的上模套設(shè)有安裝斜導(dǎo)柱的斜孔，該斜孔的內(nèi)徑與所述上模體的外徑相一致，采用H7/h6的間隙配合，防止上模體開裂;所述斜導(dǎo)柱的數(shù)量為2個(gè)或4個(gè)，采用對(duì)稱分布，直徑15-40mm，斜度5-15°，安裝在上模套的斜孔內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞的制造模具，其特征在于，所述的銷孔芯用模具鋼制成，前端帶過渡圓角，尾端帶有與油缸活塞桿鏈接的內(nèi)螺紋，水平安裝在抽芯油缸的活塞端部，在抽芯油缸帶動(dòng)下水平推進(jìn)和后退;所述的抽芯油缸是兩個(gè)水平安裝的活塞缸，所述的安裝結(jié)構(gòu)是用鋼制成的支座，將抽芯油缸與安裝平臺(tái)連接在一起。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞的制造模具，其特征在于，所述中模體的左右半模的上部均設(shè)有一段圓臺(tái)，該圓臺(tái)的直徑、高度和錐度與上模體上中央圓坑的直徑、高度和錐度對(duì)應(yīng)一致，該圓臺(tái)的下部為光滑平面，內(nèi)壁與活塞的外形一致，通過壓板和螺釘與中模套固定在一起，隨著中模套做水平運(yùn)動(dòng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞的制造模具，其特征在于，所述在活塞的銷孔所在的高度上設(shè)置有銷孔芯通過的通孔，與銷孔芯之間為間隙配合，配合間隙0.10-0.25mm，所述的中模套上下面均為光滑平面，在對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有斜導(dǎo)柱和銷孔芯通過的通孔，下部設(shè)置有燕尾凸臺(tái)，安裝在燕尾槽內(nèi)，沿水平方向左右運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)行程20-100_。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞的制造模具，其特征在于，所述的料腔為圓筒形，直徑為90-150mm，內(nèi)孔與壓頭之間為間隙配合，配合間隙0.15-0.30mm，容積為活塞毛坯體積的1.1-1.3倍，用模具鋼制成，厚度為30-60mm;所述的水平滑道上安裝有燕尾槽;所述的壓頭用熱作模具鋼制成，上平面帶有與燃燒室內(nèi)腔相一致的凸起，外徑與活塞毛坯外徑相同，帶有50mm的密封段和30mm的導(dǎo)向段，導(dǎo)向段和密封段間設(shè)置有寬度1-3mm的潤(rùn)滑環(huán)槽，下端設(shè)置有內(nèi)螺紋與加壓油缸活塞連接。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞的制造模具，其特征在于，所述中模的內(nèi)腔與活塞的外輪廓一致，其尺寸等于對(duì)應(yīng)活塞毛坯外輪廓尺寸加上0.8-1.5%的收縮量。所述下模其內(nèi)腔為料腔，儲(chǔ)放金屬液，所述裙腔芯用來成型活塞的裙腔，其尺寸等于活塞裙腔毛坯尺寸減去0.8-1.5%的收縮量。10.一種鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞的制造方法，其特征在于，包括: 第一步，噴涂料:將模具上模與中模及下模分開，將成形壓頭退回至料腔下部的設(shè)定位置，使成形壓頭與料腔形成的圓孔的容積等于活塞毛坯體積的1.1-1.3倍，對(duì)模具的上下模腔表面噴涂涂料； 第二步，安芯:將預(yù)熱溫度在180-250°C的內(nèi)冷腔芯的芯頭插入裙腔芯對(duì)應(yīng)的錐形芯座孔內(nèi)； 第三步，澆注鋼液:將溫度高于活塞用鋼液相線溫度30-1000C、體積等于活塞毛坯體積1.05-1.15倍的鋼液在氮?dú)獗Ｗo(hù)下澆入下模中央的料腔內(nèi)； 第四步，模具閉合、液鍛成形:在澆注完畢后設(shè)定時(shí)間內(nèi)，將上模下行，同時(shí)通過斜導(dǎo)柱使中模的左右半模向中央運(yùn)動(dòng)至閉合，上模板的圓形凹坑與中模上部的圓臺(tái)部接觸并加壓200-500噸保壓； 第五步，啟動(dòng)抽芯油缸，推進(jìn)銷孔芯:將兩個(gè)銷孔芯推進(jìn)，插入裙腔芯兩側(cè)面對(duì)應(yīng)的圓坑內(nèi)； 第六步，充型和液鍛:推動(dòng)壓頭將料腔內(nèi)的鋼液以20-100mm/S的速度擠入并充滿模腔，增壓至80-150MPa，使模腔內(nèi)的鋼液在壓力作用下凝固并發(fā)生塑性變形； 第七步，開模取件:抽出銷孔芯，上模帶動(dòng)裙腔芯上行，通過斜導(dǎo)柱將中模的左右半模分開，活塞毛坯留在原位不動(dòng)，清理推板帶動(dòng)清理柱下行使裙腔芯的內(nèi)冷腔芯座孔內(nèi)的芯頭殘留頂出，取走包裹有內(nèi)冷腔芯的活塞毛坯，放入10-80°C水中使活塞毛坯中的內(nèi)冷腔芯溶化，得到活塞毛坯； 第八步，熱處理和去除加工，將活塞毛坯放入熱處理爐內(nèi)進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，冷卻后進(jìn)行取出加工，得到鋼質(zhì)內(nèi)冷活塞。
【文檔編號(hào)】B22D18/02GK106077574SQ201610395218
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月6日 公開號(hào)201610395218.0, CN 106077574 A, CN 106077574A, CN 201610395218, CN-A-106077574, CN106077574 A, CN106077574A, CN201610395218, CN201610395218.0
【發(fā)明人】邢書明, 李少乾
【申請(qǐng)人】北京交通大學(xué)