專利名稱：一種鋁活塞制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁活塞制備方法，該鋁活塞主要應(yīng)用于重型載重卡車、發(fā)電機(jī)組等高強(qiáng)化柴油機(jī)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，高強(qiáng)化柴油機(jī)都在向大功率、高負(fù)荷發(fā)展，而鋁活塞作為內(nèi)燃機(jī)的重要往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件，其性能直接影響高強(qiáng)化柴油機(jī)的性能和可靠性。鋁活塞在厚大部位通常設(shè)有內(nèi)冷油腔對(duì)活塞進(jìn)行冷卻，在活塞的第一環(huán)槽部位采用鑲鑄高鎳鑄鐵耐磨鑲?cè)Γ蕴岣叩谝画h(huán)槽部位的耐磨性。高強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)用整體活塞對(duì)鑄造質(zhì)量要求非常高，不允許出現(xiàn)任何鑄造缺陷。采用常規(guī)的金屬型重力鑄造和砂型鑄造鋁活塞，很容易產(chǎn)生氣孔、縮松、裂紋、夾渣等鑄造缺陷，微觀組織密度差，力學(xué)性能不能滿足使用要求，不僅如此，常規(guī)鑄造方法，生產(chǎn) 效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大。由此，高強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)用活塞在制造技術(shù)上作了諸多改進(jìn)，見專利號(hào)為ZL02135972.5的中國發(fā)明專利《一種活塞用鋁基復(fù)合材料及其制備方法》(授權(quán)公告號(hào)CN1257299C)，該專利中的復(fù)合材料由基體合金和增強(qiáng)相組成，基體合金中各組分的質(zhì)量百分比為硅擴(kuò)16%，銅O. 5^2. 5，鎳O. 5^2. O,鎂O. 2^1. 5，鈦O. tTI. O,其余為鋁；增強(qiáng)相為原位反應(yīng)生成的Al2O3和TiC粒子，所得產(chǎn)品強(qiáng)度比較大。又見專利號(hào)為ZL200710015700. 8的中國發(fā)明專利《活塞用復(fù)合鋁合金及其生產(chǎn)工藝》(授權(quán)公告號(hào)CN100467644C)，該專利通過使用舊活塞作為鋁合金主料，優(yōu)先組分配比和生產(chǎn)工藝，達(dá)到了節(jié)省成本的目的。類似的，還可以參見申請(qǐng)?zhí)枮?00710049894. 3的中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開《高性能鋁硅活塞合金材料及其活塞的熱處理工藝》(公開號(hào)為CN101117679A)。國內(nèi)現(xiàn)有的柴油機(jī)用活塞通常在第一環(huán)槽部位采用高鎳鑄鐵鑲?cè)υ鰪?qiáng)，采用重力鑄造工藝成型，活塞存在重量重、高鎳鑄鐵鑲環(huán)與鋁基體結(jié)合強(qiáng)度低，頂部燃燒室抗燒蝕性差等缺陷，從而導(dǎo)致活塞使用壽命短、使用可靠性差。國外在復(fù)合材料活塞的研制方面已取得進(jìn)展，日本豐田汽車公司研制的復(fù)合材料活塞使得豐田汽車大修里程由十萬公里延長到三十萬公里，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率提高5%，而且燃油和潤滑油的消耗均得到改善。美國康明斯公司、英國AE公司以及法國、俄羅斯、保加利亞等國家都開展了復(fù)合材料活塞的研究工作，并開始大量使用。國外采用的制造工藝是將活塞的增強(qiáng)部位先制成復(fù)合材料，再通過金屬型重力鑄造或擠壓鑄造工藝成型，該工藝主要存在工序周期長，復(fù)合材料與基體材料結(jié)合強(qiáng)度不夠高等缺點(diǎn)，采用擠壓鑄造工藝成型時(shí)，不能制造頂部帶內(nèi)冷油腔的大功率發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種第一環(huán)槽部位鑲環(huán)與鋁基體結(jié)合強(qiáng)度高及活塞頂抗燒蝕能力佳的鋁活塞制備方法。本發(fā)明所要解決的又一個(gè)技術(shù)問題是針對(duì)上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種可靠性好、重量輕的鋁活塞的制備方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種鋁活塞制造方法，其特征在于包括如下制備工藝步驟①配制活塞用鋁合金，該合金由如下組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為
Si 11.0% -13.0%；
Mg 0.6%~1.2%；
Cu 2.6% 4.0%; Ni 1.8% 2.8%;
Fe 0.1%~0.3%
Ti 0.1%-0.2%
Mn 0.01%-0.3%；
Zn 0.01% -0.3%；
Cr 0.001 %-0.05%；
Pb 0.001% 0.05%；
Sn 0.001%-0.01%； 其佘為Al;②熔煉處理，將配制的活塞合金，放入熔化爐中進(jìn)行熔化，熔化后對(duì)合金液進(jìn)行精煉、變質(zhì)、細(xì)化、精煉處理，將鋁液溫度控制為72(T740°C，采用精煉劑進(jìn)行處理，鋁液溫度控制為76(T780°C，采用變質(zhì)劑進(jìn)行處理，將鋁液溫度控制為74(T760°C，采用細(xì)化劑進(jìn)行處理，將鋁液溫度控制為73(T740°C，采用精煉劑處進(jìn)行理，靜止15 30分鐘后，并將鋁液溫度控制為71(T720°C，進(jìn)行澆注；③氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件制作，將氧化鋁陶瓷短纖維用液體纖維粉碎裝置進(jìn)行粉碎，去除渣球等非纖維化雜質(zhì)，制作活塞第一環(huán)槽氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件和頂部燃燒室氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件；④氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件預(yù)熱，將已制備的第一環(huán)槽氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件和頂部燃燒室氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件放入690°C 710°C溫度的電熱爐中進(jìn)行預(yù)熱；⑤模具預(yù)熱，擠壓鑄造前對(duì)模具型腔預(yù)熱到200°C ^250°C ；⑥擠壓鑄造，將預(yù)熱好的氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件固定在模具的相應(yīng)部位上，預(yù)制件轉(zhuǎn)移時(shí)間< 30秒，往模具型腔中澆入已處理好的鋁合金液，鋁合金液澆注溫度為710。。 720°C，合模加壓；⑦凝固取件，鋁合金液在IOOMPa 120MPa的機(jī)械壓強(qiáng)作用下，滲透到第一環(huán)槽氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件2和頂部燃燒室氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件3的孔隙中，保壓60S10S，待鋁合金液完全凝固后，卸壓取出，即可得到環(huán)槽、燃燒室采用陶瓷纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料活塞毛坯；⑧對(duì)活塞毛坯I進(jìn)行熱處理，固溶處理溫度為49(T500°C，保溫6h，在60°C 100°C水中進(jìn)行淬火處理，活塞毛坯從鋁合金淬火爐至水槽的轉(zhuǎn)移時(shí)間小于30s，活塞毛坯固溶處理至?xí)r效處理的停置時(shí)間小于2h，時(shí)效處理溫度為205±5°C，保溫8h，出爐后空冷；
⑨對(duì)活塞毛坯件I進(jìn)行機(jī)械加工和表面處理，得到鋁活塞成品。作為優(yōu)選，步驟②所述的變質(zhì)劑為磷銅合金，(或者四川蘭德高科技產(chǎn)業(yè)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)ZSABP的磷鹽變質(zhì)劑)，添加質(zhì)量為鋁合金質(zhì)量的O. 29ΓΟ. 4%，所述的細(xì)化劑為鋁鈦硼細(xì)化劑，添加質(zhì)量為鋁合金質(zhì)量的O. 19Γ0. 2%，所述的精煉劑為四川蘭德高科技產(chǎn)業(yè)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為JA04C鋁合金精煉劑，添加質(zhì)量為鋁合金質(zhì)量的O. 39ΓΟ. 5% ；作為優(yōu)選，所述氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件中氧化鋁陶瓷短纖維的體積分?jǐn)?shù)為10% 12%，即孔隙率為88 90%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于首先，在活塞第一環(huán)槽部位采用氧化鋁陶瓷纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料取代傳統(tǒng)的高鎳鑄鐵鑲?cè)?，提高了材料的高溫?qiáng)度和抗熱疲勞性能，耐磨性優(yōu)于高鎳鑄鐵鑲?cè)Γ钊麥p重約5 10%，與活塞基體的結(jié)合強(qiáng)度比高鎳鑄鐵鑲?cè)Ω叱?倍以上，活塞增強(qiáng)部位的導(dǎo)熱率與活塞基體鋁合金非常接近，有效防止第一環(huán)槽增強(qiáng)部位的冷熱交替應(yīng)力的作用下導(dǎo)致增強(qiáng)部位鑲?cè)Φ拿撻_；其次，活塞第一環(huán)槽、活塞頂燃燒室部位的采用氧化鋁陶瓷短纖維增強(qiáng)材料，制備成帶有一定孔隙率的纖維預(yù)制件，在活塞擠壓鑄造成形工藝的同時(shí)，鋁合金液在機(jī)械壓力的作用下向氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件的滲透擴(kuò)散、凝固、結(jié)晶，局部增強(qiáng)了活塞第一環(huán)槽部位和頂部燃燒室，力學(xué)性能顯著提高；再次，在活塞頂部燃燒室部位采用氧化鋁陶瓷短纖維增強(qiáng)，有效提高了該部位的高溫力學(xué)性能以及抗燒蝕性能；再其次，采用氧化鋁陶瓷短纖維Al2O3增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料與普通鋁活塞材料相比，線膨脹系數(shù)低，高溫強(qiáng)度、耐磨性和耐熱疲勞性能高，可增強(qiáng)活塞環(huán)槽、岸部、頂部燃燒室等部位；最后，通過擠壓鑄造工藝一次成型的整體活塞毛坯，材料內(nèi)部組織致密，無鑄造缺陷，力學(xué)性能顯著提高，且工藝效率高，制造成本低。


圖I為實(shí)施例I中第一環(huán)槽氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為實(shí)施例I中頂部燃燒室氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為實(shí)施例I中成型后鋁活塞的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例I :鋁活塞制備過程如下①配制新型活塞合金成分，其材料由如下組分及質(zhì)量百分比組成Si 11. 0% ；Mg
O.6% ；Cu 2. 6% ；Ni 1. 8% ；Fe :0. 1% ；Ti :0. 1% ；Mn :0. 1% ；Zn :0. 1% ；Cr :0. 001% ；Pb :0. 001% ；Sn 0. 001% ;其余為 Al ；②將配制的新型活塞合金，放入熔化爐中進(jìn)行熔化，熔化后將鋁液溫度控制為720°C，采用精煉劑精煉，添加質(zhì)量為鋁合金的O. 3%，鋁液變質(zhì)溫度控制為760°C，采用磷銅合金變質(zhì)劑處理，添加質(zhì)量為鋁合金質(zhì)量的O. 2%，將鋁液溫度控制為740°C，采用鋁鈦硼細(xì)化劑處理，添加質(zhì)量為鋁合金質(zhì)量的O. 1%，將鋁液溫度控制為730°C，采用JA04C精煉劑處理，添加質(zhì)量為鋁合金質(zhì)量的O. 3%，靜止15分鐘后，并將鋁液溫度控制為710°C，待澆注；③氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件制作，將氧化鋁陶瓷短纖維用液體纖維粉碎裝置進(jìn)行粉碎，去除渣球等非纖維化雜質(zhì)，制作活塞I第一環(huán)槽氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件2和頂部燃燒室氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件3 ；④氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件預(yù)熱，將已制備的第一環(huán)槽氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件2和頂部燃燒室氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件3放入690°C溫度的電熱爐中進(jìn)行預(yù)熱，其中，氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件中氧化鋁陶瓷短纖維的體積分?jǐn)?shù)控制在109Γ12% ；⑤模具預(yù)熱，擠壓鑄造前對(duì)模具型腔預(yù)熱到200°C ；
⑥擠壓鑄造，將預(yù)熱好的氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件固定在模具的相應(yīng)部位上，預(yù)制件轉(zhuǎn)移時(shí)間15秒，往模具型腔中澆入已處理好的鋁合金液，鋁合金液澆注溫度為710V，合模加壓；⑦凝固取件，鋁合金液在IOOMPa的機(jī)械壓強(qiáng)作用下，滲透到第一環(huán)槽氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件2和頂部燃燒室氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件3的孔隙中，保壓60S，待鋁合金液完全凝固后，卸壓取出，即可得到環(huán)槽、燃燒室采用陶瓷纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料活塞毛坯；⑦對(duì)活塞毛坯進(jìn)行熱處理，固溶處理溫度為495±5°C，保溫6h，在60°C水中進(jìn)行淬火處理，活塞毛坯從鋁合金淬火爐至水槽的轉(zhuǎn)移時(shí)間15s，活塞毛坯固溶處理至?xí)r效處理的停置時(shí)間小于2h，時(shí)效處理溫度為205±5°C，保溫8h，出爐后空冷⑧對(duì)活塞毛坯件進(jìn)行機(jī)械加工和表面處理，得到鋁活塞成品。本實(shí)施例中所得到的活塞，具體結(jié)構(gòu)見圖I所示，鋁活塞內(nèi)部組織致密，無鑄造缺陷，活塞本體室溫抗拉強(qiáng)度達(dá)到260MPa以上，第一環(huán)槽2、頂部燃燒室3采用陶瓷纖維增強(qiáng)部位經(jīng)熒光滲透檢測(cè)結(jié)合良好，結(jié)合強(qiáng)度大于llOMPa，耐熱和耐磨性能優(yōu)于高鎳鑄鐵鑲?cè)钊?。?shí)施例2①配制新型活塞合金成分，其材料由如下組分及質(zhì)量百分比組成Si 12. 0% ；Mg
O.9% ；Cu 3. 2% ；Ni 2. 3% ；Fe :0. 2% ；Ti :0. 15% ；Mn :0. 2% ；Zn :0. 2% ；Cr :0. 01% ；Pb :0. 01% ；Sn 0. 005% ;其余為 Al ；②將配制的新型活塞合金，放入熔化爐中進(jìn)行熔化，熔化后將鋁液溫度控制為730°C，采用精煉劑添加JA04C精煉劑，添加質(zhì)量為鋁合金的O. 4%，鋁液變質(zhì)溫度控制為770°C，采用磷銅合金變質(zhì)劑處理，添加質(zhì)量為鋁合金質(zhì)量的O. 3%，將鋁液溫度控制為750°C，采用鋁鈦硼細(xì)化劑處理，添加質(zhì)量為鋁合金質(zhì)量的O. 15%，將鋁液溫度控制為7350C，采用JA04C精煉劑處理，添加質(zhì)量為鋁合金質(zhì)量的O. 4%，靜止20分鐘后，并將鋁液溫度控制為715°C，待澆注；③氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件制作，將氧化鋁陶瓷短纖維用液體纖維粉碎裝置進(jìn)行粉碎，去除渣球等非纖維化雜質(zhì)，制作活塞I第一環(huán)槽氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件2和頂部燃燒室氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件3 ；④氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件預(yù)熱，將已制備的第一環(huán)槽氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件2和頂部燃燒室氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件3放入700°C溫度的電熱爐中進(jìn)行預(yù)熱；其中，氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件中氧化鋁陶瓷短纖維的體積分?jǐn)?shù)控制在109Γ12% ；
⑤模具預(yù)熱，擠壓鑄造前對(duì)模具型腔預(yù)熱到230°C ；⑥擠壓鑄造，將預(yù)熱好的氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件固定在模具的相應(yīng)部位上，預(yù)制件轉(zhuǎn)移時(shí)間20秒，往模具型腔中澆入已處理好的鋁合金液，鋁合金液澆注溫度為715°C，合模加壓；⑦凝固取件，鋁合金液在IlOMPa的機(jī)械壓強(qiáng)作用下，滲透到第一環(huán)槽氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件2和頂部燃燒室氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件3的孔隙中，保壓70S，待鋁合金液完全凝固后，卸壓取出，即可得到環(huán)槽、燃燒室采用陶瓷纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料活塞毛坯；⑦對(duì)活塞毛坯進(jìn)行熱處理，固溶處理溫度為495±5°C，保溫6h，在60°C水中進(jìn)行淬火處理，活塞毛坯從鋁合金淬火爐至水槽的轉(zhuǎn)移時(shí)間20s，活塞毛坯固溶處理至?xí)r效處理的停置時(shí)間小于2h，時(shí)效處理溫度為205±5°C，保溫8h，出爐后空冷；⑧對(duì)活塞毛坯件進(jìn)行機(jī)械加工和表面處理，得到鋁活塞成品。 本實(shí)施例中所得到的鋁活塞內(nèi)部組織致密，無鑄造缺陷，活塞本體室溫抗拉強(qiáng)度達(dá)到265MPa以上，環(huán)槽、燃燒室采用陶瓷纖維增強(qiáng)部位經(jīng)熒光滲透檢測(cè)結(jié)合良好，結(jié)合強(qiáng)度大于115MPa，耐熱和耐磨性能優(yōu)于高鎳鑄鐵鑲?cè)钊?。?shí)施例3 ①配制新型活塞合金成分，其材料由如下組分及質(zhì)量百分比組成Si 13. 0% ；Mg I. 2% ；Cu 4. 0% ；Ni 2. 8% ；Fe :0. 3% ；Ti :0. 2% ；Mn :0. 3% ；Zn :0. 3% ；Cr :0. 05% ；Pb :0. 05% ；Sn 0. 01% ;其余為 Al ；②將配制的新型活塞合金，放入熔化爐中進(jìn)行熔化，熔化后將鋁液溫度控制為740°C，采用精煉劑添加JA04C精煉劑，添加質(zhì)量為鋁合金的O. 5%，鋁液變質(zhì)溫度控制為780°C，采用磷銅合金變質(zhì)劑處理，添加質(zhì)量為鋁合金質(zhì)量的O. 4%，將鋁液溫度控制為760°C，采用鋁鈦硼細(xì)化劑處理，添加質(zhì)量為鋁合金質(zhì)量的O. 2%，將鋁液溫度控制為740°C，采用JA04C精煉劑處理，添加質(zhì)量為鋁合金質(zhì)量的O. 5%，靜止20分鐘后，并將鋁液溫度控制為720°C，待澆注；③氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件制作，將氧化鋁陶瓷短纖維用液體纖維粉碎裝置進(jìn)行粉碎，去除渣球等非纖維化雜質(zhì)，制作活塞I第一環(huán)槽氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件2和頂部燃燒室氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件3 ；④氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件預(yù)熱，將已制備的第一環(huán)槽氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件
2和頂部燃燒室氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件3放入710°C溫度的電熱爐中進(jìn)行預(yù)熱；其中，氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件中氧化鋁陶瓷短纖維的體積分?jǐn)?shù)控制在109Γ12% ；⑤模具預(yù)熱，擠壓鑄造前對(duì)模具型腔預(yù)熱到250°C ；⑥擠壓鑄造，將預(yù)熱好的氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件固定在模具的相應(yīng)部位上，預(yù)制件轉(zhuǎn)移時(shí)間20秒，往模具型腔中澆入已處理好的鋁合金液，鋁合金液澆注溫度為720°C，合模加壓；⑦凝固取件，鋁合金液在120MPa的機(jī)械壓強(qiáng)作用下，滲透到第一環(huán)槽氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件2和頂部燃燒室氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件3的孔隙中，保壓90S，待鋁合金液完全凝固后，卸壓取出，即可得到環(huán)槽、燃燒室采用陶瓷纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料活塞毛坯；⑦對(duì)活塞毛坯進(jìn)行熱處理，固溶處理溫度為495±5°C，保溫6h，在60°C水中進(jìn)行淬火處理，活塞毛坯從鋁合金淬火爐至水槽的轉(zhuǎn)移時(shí)間30s，活塞毛坯固溶處理至?xí)r效處理的停置時(shí)間小于2h，時(shí)效處理溫度為205±5°C，保溫8h，出爐后空冷；⑧對(duì)活塞毛坯件進(jìn)行機(jī)械加工和表面處理，得到鋁活塞成品。本實(shí)施例中所得到的鋁活塞內(nèi)部組織致密，無鑄造缺陷，活塞本體室溫抗拉強(qiáng)度達(dá)到260MPa以上，環(huán)槽、燃燒室采用陶瓷纖維增強(qiáng)部位經(jīng)熒光滲透檢測(cè)結(jié)合良好，結(jié)合強(qiáng)度大于105MPa，耐熱和耐磨性能優(yōu)于高鎳鑄鐵鑲?cè)钊??！?br> 權(quán)利要求
1.一種鋁活塞制備方法，其特征在于包括如下步驟 ①配制活塞用鋁合金，該合金由如下組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 Si 11.09Γ13.0%;Mg O. 6% 1· 2% ；Cu 2. 6% 4. 0% ；Ni I. 8% 2. 8% ；Fe O. 1% 0· 3% ；Ti O. 1% 0· 2% ；Mn O. 019Π). 3% ；Zn O. ΟΡ/ΓΟ. 3% ； Cr O.001% 0· 05% ； Pb O.001% 0· 05% ；Sn O. 00 Ρ/ΓΟ. 01% ； 其余為Al ； ②熔煉處理，將配制的活塞合金，放入熔化爐中進(jìn)行熔化，熔化后對(duì)鋁合金液進(jìn)行一次精煉、變質(zhì)、細(xì)化、二次精煉處理，待澆注； ③氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件制作，氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件包括第一環(huán)槽氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件和頂部燃燒室氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件，將氧化鋁陶瓷短纖維用液體纖維粉碎裝置進(jìn)行粉碎，去除非纖維化雜質(zhì)，制作活塞第一環(huán)槽氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件和頂部燃燒室氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件； ④氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件預(yù)熱，將已制備的氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件放入6900C 710°C溫度的電熱爐中進(jìn)行預(yù)熱； ⑤模具預(yù)熱，擠壓鑄造前對(duì)模具型腔預(yù)熱到200°C^250°C ； ⑥擠壓鑄造，將預(yù)熱好的氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件固定在模具的相應(yīng)部位上，往模具型腔中澆入已處理好的鋁合金液，鋁合金液澆注溫度為710V 720°C，合模加壓； ⑦凝固取件，鋁合金液在100MPa 120MPa的機(jī)械壓強(qiáng)作用下，滲透到第一環(huán)槽氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件和頂部燃燒室氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件的孔隙中，保壓60S10S，待鋁合金液完全凝固后，卸壓取出，即得鋁活塞毛坯； ⑧對(duì)鋁活塞毛坯進(jìn)行熱處理； ⑨對(duì)鋁活塞毛坯件進(jìn)行機(jī)械加工和表面處理，得到鋁活塞成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁活塞制備方法，其特征在于步驟②熔煉處理如下將鋁合金液溫度控制為72(T740°C，采用精煉劑進(jìn)行一次精煉處理；鋁液溫度控制為76(T780°C，采用變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理；將鋁合金液溫度控制為74(T760°C，采用細(xì)化劑進(jìn)行細(xì)化處理；將鋁合金液溫度控制為73(T740°C，采用精煉劑處進(jìn)行二次精煉處理，靜止15 30分鐘后，并將鋁合金液溫度控制為71(T720°C，待澆注。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁活塞制備方法，其特征在于所述的變質(zhì)劑為磷銅合金，變質(zhì)劑添加量為鋁合金質(zhì)量的0. 2^0. 4%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁活塞制備方法，其特征在于所述的細(xì)化劑為鋁鈦硼細(xì)化齊U，細(xì)化劑添加量為鋁合金質(zhì)量的0. Γ0. 2%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁活塞制備方法，其特征在于所述的精煉劑為四川蘭德高科技產(chǎn)業(yè)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為JA04C鋁合金精煉劑，精煉劑添加量為鋁合金質(zhì)量的O.3 O. 5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁活塞制備方法，其特征在于所述氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件中氧化鋁陶瓷短纖維的體積分?jǐn)?shù)為109Γ12%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁活塞制備方法，其特征在于步驟⑧中熱處理?xiàng)l件如下固溶處理溫度為49(T500°C，保溫5. 5-6. 5h，在60°C 100°C水中進(jìn)行淬火處理，活塞毛坯從鋁合金淬火爐至水槽的轉(zhuǎn)移時(shí)間小于30s，活塞毛坯固溶處理至?xí)r效處理的停置時(shí)間小于2h，時(shí)效處理溫度為20(T210°C，保溫7. 5-8. 5h，出爐后空冷。
全文摘要
一種鋁活塞制備方法，其特征在于包括如下步驟①配制活塞用鋁合金；②熔煉處理，將配制的活塞合金，放入熔化爐中進(jìn)行熔化，熔化后對(duì)鋁合金液進(jìn)行一次精煉、變質(zhì)、細(xì)化、二次精煉處理，待澆注；③氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件制作；④氧化鋁陶瓷短纖維預(yù)制件預(yù)熱；⑤模具預(yù)熱；⑥擠壓鑄造；⑦凝固取件；⑧對(duì)鋁活塞毛坯進(jìn)行熱處理；⑨對(duì)鋁活塞毛坯件進(jìn)行機(jī)械加工和表面處理，得到鋁活塞成品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有強(qiáng)度高及抗燒蝕能力佳的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B22D19/14GK102943192SQ20121042072
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者彭銀江, 周靈展, 張廣明, 高明燈, 朱秀榮, 侯林沖, 費(fèi)良軍, 徐英, 楊亞琛, 王秀玲 申請(qǐng)人:中國兵器工業(yè)第五二研究所