铝活塞毛坯的制造.pdf

铸造
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铝活塞毛坯的制造

广东肇庆科学职业技术学院工程机械系!!!"#$%$"!林名升

!!!摘要"!主要介绍发动机铝活塞毛坯制造全过程!它可分为"配料#熔化#静置#扒渣#除气#变
质#浇注#处理等阶段$

一、概述&4’铁在合金中导致生成N:OS8OGH化合物"常为针
状组织对基体有割裂作用能降低基体强度但通过
根据发动机的工作原理可知"发动机在爆炸冲程"""
改变铁相在组织中的形态"也可形成强化相"能提高高
中"气缸和活塞都要经受4!.#BC的压力"同时也要
温强度#
经受%9’’!**’’U的高温#由此可知"活塞的工作环
其余为铝元素其含量质量分数约为
境是很恶劣的"故要求活塞的材料既要能耐高温$高&=’"&’9’<
由于这样的含量比例使固溶体的成分更复
压"又要能耐冲击%即要有一定的刚度$强度及耐磨!9(<#"!
杂原子不易扩散并形成了成分复杂的耐热相与强化相
性"同时重量又要轻#为了满足活塞的使用要求"目前""
故可显著地提高合金的高温强度与室温强度使这种铝
国内大部分生产厂都采用硅铝作为活塞材料#较好的是"
硅合金具有密度低$强度高$耐磨与耐热性能好"以及
!:%’.硬铝"若是共晶型铝硅合金"其硅含量&质量分
可铸造性等优点#同时它还具有热膨胀系数小$热稳定
数’为%%<!%&<%若是过共晶型铝硅合金"其硅含
性能高的特点"广泛用于汽车$摩托车$火车和轮船等
量为&%&<#
发动机及各种工程机械发动机活塞的制造中其应用范
添加硅可改善其流动性和热裂性"随着含硅量的增"
加膨胀系数降低硅与镁形成强化相能提高围非常广#
""#Z*S8"
机械强度"同时在共晶或过共晶型组织中"初晶硅能提二、活塞毛坯制造

高合金的耐磨性#活塞毛坯形状&S%=’’如附图所示#
此外还含有少量的?]$#Z$#$$L8$?7$A^和
?F等合金元素"它们在其中的作用如下(
与铝形成能产生显著的硬化效应且
&%’?]?]NJ*"
很少受热处理的影响"提高合金的高温强度"但稳定性
较差#

&*’镁比铜更强的强化剂"其影响必须在热处理之
后方能完全观察到"镁主要是一种沉淀硬化剂的作用#

&&’锰可提高固溶体的稳定性并能部分中和铁的有
害作用#

&+’钛可细化组织"提高合金强度"并有利于分离
初晶硅和提高破断强度#
$%铝液及涂料配方
&(’镍可提高材料的高温力学性能#
&%’铝液配方!新铝锭与旧料比例为%f*#’新铝

热加工热处理!锻压!铸造!!""#年第$#期!"
!!!"#$%&’!()*+,-./01"2(#
铸造
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锭"型号为!:%’.#%’’5Z$(旧料$同型号硅铝以满足使用要求$
!:%’.铝屑%报废活塞及浇口%冒口等料*’’5Z$"&#采用除氢仪并通入惰性气体"纯氮气#进行除
如果不考虑成本&可全部使用纯铝锭进行熔化&共气精炼$’工作原理’一根由电动机带动的装在除氢仪
&’’5Z"根据熔炉的容量决定#$上的石墨棒"棒的末端装有一只能随石墨棒转动的波轮#
"*#涂料配方!硼酸%菱苦土&加水调成糊状待用$伸进盛有铝液的坩埚里&石墨棒一边以较高速"+’’7!
凡是要与铝液接触的工具&如盛装铝液的坩埚%铁,8$#旋转&不停地搅拌以(打碎)铝液&一边通入由压
液包%钟罩%勺子和勾耙等工具&先预热至*’’!力罐经管子及石墨棒中心孔引入铝液底部%且具有一定
*(’)&然后分别涂上*!&,,厚的涂料并烘干$其作用压力和流量的氮气&对铝液进行除氢精炼$为防止铝液
是防止铝液与铁器起反应&影响铝液的质量$随转子旋转而加剧氧化吸气&在转子旁边安装一块固定

"&#设备!铝锭熔化可用油炉&也可用电炉&但油板$(在除氢过程中&铝液的温度应保持在=&(!
炉熔化的成本比用电炉熔化的成本低得多&故小企业一=+’)$)除氢精炼时间在(!=,8$$
般用油炉熔化铝液$’%铝液的变质处理
熔化铝液过程
!%"%#目的!主要提高铝硅合金的综合性能即要使#
"%#点火!先把熔铝油炉的开关打开&喷油并点燃$"NJ#固溶体基体组织细化&使晶体均匀$
"*#装料!先把铝锭按原分块线打碎&然后与旧料"*#变质剂!一般是采用钠或磷变质剂$近几年来
分别投入油炉&直到将料装完为止$开始采用"X系列铝硅合金长效无公害变质剂&即含有
"&#熔化!熔化速度约%’’!%(’)!K&当炉内温度锶%钠%磷等元素的无机盐复合变质剂&其变质效果优
达4(’)时&应用勾耙将炉内的铝料均匀搅拌几次&以异&有效变质时间长达4!9K$
后每隔*’!&’,8$搅拌一次&并将炉内的铝渣扒出炉外$"&#变质时的铝液温度应保持在=+’)左右$
"+#铝液出炉!当炉内铝液温度达到=(’)时&应(%浇注
立即停止加热准备出铝液在出