制造用于壓鑄裝置的活塞環(huán)的方法及活塞環(huán)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制造用于壓鑄裝置的活塞環(huán)的方法及活塞環(huán)，該方法包括步驟S1：熔化一定量的鐵合金；步驟S2：在熔化步驟中供應該被熔化的鐵合金至離心鑄模的孔，并同時通過以預定轉速旋轉離心鑄模以將被熔化的鐵合金緊密接觸孔的內周圍表面，藉此執(zhí)行離心鑄造；步驟S3：在離心鑄模的孔內將離心鑄造的半成品活塞環(huán)退火；步驟S4：將半成品活塞環(huán)切割成具有完整產品尺寸與被切割活塞環(huán)的粗研磨內直徑和外直徑的活塞環(huán)；步驟S5：熱處理活塞環(huán)；步驟S6：細研磨活塞環(huán)的內直徑和外直徑與側表面；步驟S8：通過線切割形成具有預定角度傾斜的切口或具有一U型和一倒U型的缺口的活塞環(huán)；以及步驟S9：通過滾筒磨光對該活塞環(huán)執(zhí)行去毛邊程序。
【專利說明】制造用于壓鑄裝置的活塞環(huán)的方法及活塞環(huán)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制造用于壓鑄裝置的活塞環(huán)的方法，以及更特別地，涉及一種制造用于活塞的環(huán)的方法，其執(zhí)行一將熔化的金屬注入一壓鑄裝置內的一鑄模的功能，該壓鑄裝置例如為鎂合金或其類似者所制成的熱室壓鑄裝置，本發(fā)明還涉及一種以該方法所制造的活塞環(huán)。

【背景技術】
[0002]壓鑄裝置(die casting apparatus)是一種用來鑄造產品的裝置,其通過將熔化的金屬引進一圓筒中，然后在一特定壓力下由活塞桿推動熔化的金屬以便注入一連接圓筒的鑄模。
[0003]在上述的壓鑄裝置中，為了要將引進圓筒中的熔化金屬輕易地注入鑄模中，在圓筒中使用的活塞必須維持一定的強度和耐用性，而活塞在滑動時不僅要平順，也要維持活塞的外表面和圓筒內周圍的表面之間的氣密性。
[0004]因此，如圖1所示，一金屬環(huán)3被架設在一連接到一活塞桿I的末端的活塞的外圍表面，所以當活塞2沿著圓筒的內部移動時，金屬環(huán)3與圓筒的內周圍表面接觸并于其上滑動，并推動熔化的金屬。
[0005]架設在活塞2上的環(huán)3需要高耐用性和強度。一般來說，為了滿足此種耐用性和強度，金屬環(huán)是在模鑄(mold casting)后加以鍛造(forging)。
[0006]然而，當環(huán)3于模鑄后接著鍛造時，會使得成本提高，并且花費時間和心力，結果是使制造成本增加。


【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明用以解決上述的問題。本發(fā)明的一個目的是提供一種制造用于壓鑄裝置的活塞環(huán)的方法，其可減少制造成本，省下時間與心力。
[0008]本發(fā)明的另一個目的是提供用于壓鑄裝置的活塞環(huán)，其可增加耐用性和強度，而此種活塞環(huán)以上述方法制成。
[0009]根據本發(fā)明的一個型態(tài)，為了達到目的，本發(fā)明提供一種制造被架設在一壓鑄裝置的一活塞的一外周圍表面的活塞環(huán)的方法，包括步驟S1:熔化一定量的鐵合金；步驟S2:在該熔化步驟中供應該被熔化的鐵合金至一離心鑄模的孔并同時通過以一預定轉速(rpm)旋轉該離心鑄模以將該被熔化的鐵合金緊密接觸該孔的一內周圍表面，藉此執(zhí)行離心鑄造；步驟S3:在該離心鑄模的該孔內將一離心鑄造的半成品活塞環(huán)退火；步驟S4:將該半成品活塞環(huán)切割成一具有一完整產品尺寸與該被切割活塞環(huán)的粗研磨內直徑和外直徑的活塞環(huán)；步驟S5:熱處理該活塞環(huán)；步驟S6:細研磨該活塞環(huán)的該內外直徑與側表面；步驟S8:通過線切割形成具有一預定角度傾斜的切口或具有一U型和一倒U型的缺口的活塞環(huán)；以及步驟S9:通過滾筒磨光對該活塞環(huán)執(zhí)行一去毛邊程序。
[0010]根據本發(fā)明的另一型態(tài)，系提供一種根據所述方法制造的用于一壓鑄裝置的活塞環(huán)，其包含碳的重量占0.17至0.23%、硅的重量占0.15至0.35%、錳的重量占0.4至0.6%,磷或硫的重量占0.01至0.03 %、鉻的重量占9.0至10.0 %、鑰的重量占1.8至
2.2%、鎢的重量占5.0至6.0 %、鈷的重量占9.5至10.5%，以及其余為鐵的一成分。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1所示為一壓鑄裝置的通用活塞桿的前視圖；
[0012]圖2所示為一鎂合金的熱室壓鑄裝置的組態(tài)，其中應用根據本發(fā)明的活塞環(huán)；
[0013]圖3所示為利用本發(fā)明的制造方法所制造的活塞環(huán)的實施例的透視圖；
[0014]圖4a所示為利用本發(fā)明的制造方法所制造的活塞環(huán)的另一實施例的透視圖；
[0015]圖4b為圖4a的活塞環(huán)的前視圖；
[0016]圖5所示為根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的用于制造壓鑄裝置的活塞環(huán)的方法的流程圖；以及
[0017]圖6所示為離心鑄模，用于執(zhí)行根據本發(fā)明的用于制造壓鑄裝置的活塞環(huán)的方法。

【具體實施方式】
[0018]以下將配合附圖詳細說明根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的用于壓鑄裝置的活塞環(huán)的制造方法，以及通過該方法制造的活塞環(huán)。
[0019]首先，圖2所示為一鎂合金(magnesium alloy)的熱室壓鑄裝置(hot chamber diecasting apparatus)的組態(tài),其中應用根據本發(fā)明的活塞環(huán)。鎂合金的熱室壓鑄裝置包括一具有熔化的金屬容納于其中的熔爐(melting furnace) 10,以及一圓筒單元(cylinderunit) 50 (也可稱之為“鵝頸(goose neck)”)，圓筒單元被安裝在熔爐10內并被通過噴嘴(nozzle) 20連接到一壓鑄模(die casting mold) 30,以便通過活塞桿40的往復運動將熔爐10內的熔化金屬傳送到壓鑄模30。
[0020]活塞環(huán)42耦接至一活塞41的外圍表面，而活塞41連接至活塞桿40的末端。活塞環(huán)42的直徑約為70mm。活塞環(huán)42可為一開放環(huán)的形狀，具有一以45度角傾斜切開的部分，如圖3所示，并且在切口 42a具有一溝槽42b。盡管在本實施例中活塞環(huán)42的切口 42a具有以45度角傾斜切開的形狀，切口 42a也可具有一以直線垂直切開的形狀。替代地，在圖4a與圖4b中，替代的切口 42a可形成為一 U型與一倒U型。在圖4b中，介于切口 42a之間的部分并沒有切斷。
[0021]活塞環(huán)42的成分中包含碳(C)的重量占0.17至0.23%、硅(Si)的重量占0.15至
0.35%、錳(Mn)的重量占0.4至0.6%、磷(P)或硫(S)的重量占0.01至0.03%、鉻(Cr)的重量占9.0至10.0%、鑰(Mo)的重量占1.8至2.2%、鎢(W)的重量占5.0至6.0%、鈷(Co)的重量占9.5至10.5%，以及其余為鐵(Fe)，此種活塞環(huán)的材料在700°C以上的高溫下具有良好的彈性、耐熱性與耐磨性。
[0022]以下將描述根據本發(fā)明的活塞環(huán)42的制造方法。
[0023]參考圖5，其為根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的用于制造壓鑄裝置的活塞環(huán)的方法的流程圖，該方法包括步驟S1:熔化一定量的鐵合金；步驟S2:在該熔化步驟中供應該被熔化的鐵合金至一離心鑄模的孔并同時通過以一預定轉速(rpm)旋轉該離心鑄模以將該被熔化的鐵合金緊密接觸該孔的一內周圍表面，藉此執(zhí)行離心鑄造(centrifugal casting);步驟S3:在該離心鑄模的該孔內將一離心鑄造的半成品活塞環(huán)退火；步驟S4:將該半成品活塞環(huán)切割成一具有一完整產品尺寸與該被切割活塞環(huán)的粗研磨內和外直徑的活塞環(huán)；步驟S5:熱處理該活塞環(huán)；步驟S6:細研磨該活塞環(huán)的該內和外直徑與側表面；步驟S7:在該活塞環(huán)的一表面上標示一管理號碼；步驟S8:形成具有一切口 42a的活塞環(huán)；步驟S9:通過滾筒磨光對該活塞環(huán)執(zhí)行一去毛邊程序；以及步驟SlO:對該活塞環(huán)執(zhí)行彈性和尺寸測試。
[0024]以下將詳細說明制造活塞環(huán)的方法的每一個步驟:
[0025]首先,包括鐵、碳、娃以及其類似者的鐵合金,如上所述，作為活塞環(huán)的復合材料，被放到熔爐(melting furnace)中，并且在1600°C至1700°C的溫度下熔化(步驟SI)。
[0026]接著，如圖6所示，當熔化的鐵合金被放在杓子(ladle)103內，然后倒進水平離心鑄模(centrifugal casting mold) 100 的導料斗(guide hopper) 104,鐵合金會經由導料斗104送到離心鑄模100的孔101。接著以1000至3000rpm的轉速旋轉離心鑄模100以將鐵合金緊密接觸孔101的內周圍表面，藉此執(zhí)行離心鑄造(步驟S2)。在完成離心鑄造的步驟后，半成品活塞環(huán)會成為圓柱型環(huán)。半成品活塞環(huán)具有最小25_或接近的直徑。
[0027]在經過上述的離心鑄造步驟制造出半成品活塞環(huán)后，將半成品活塞環(huán)從離心鑄模100的孔101取出以便退火(步驟S3)。在退火步驟中，半成品活塞環(huán)會被載入退火腔室，在900°C至1000°C，優(yōu)選為950°C的溫度下，逐漸冷卻5小時，藉此使半成品活塞環(huán)的結構形成微球狀(micro-spheroidizing)。在此,半成品活塞環(huán)的硬度為HRC40以下，以方便進行后續(xù)的處理。
[0028]在退火步驟完成后，半成品活塞環(huán)會被切IllJ為具有完整廣品尺寸，如圖3與圖4所示，接著切割好的活塞環(huán)42會接受粗研磨(步驟S4)。
[0029]接著，活塞環(huán)42會接受淬火和回火的熱處理，使得活塞環(huán)42在熱處理后具有HRC45至50的硬度(步驟S5)。活塞環(huán)也可接受低壓電漿離子氮化熱處理。低壓電漿離子氮化熱處理使活塞環(huán)42的表面氮化,具有大約0.15mm厚度的抗氧化涂層(ant1-oxidat1ncoating)，藉此增加表面硬度，強化活塞環(huán)的耐用性與抗磨性。
[0030]在熱處理后，活塞環(huán)42的內和外直徑與側表面會接受粗研磨以調整活塞環(huán)的尺寸和粗糙度至預定數(shù)值(步驟S6)。接著，產品料號、管理號碼、生產月年、產品規(guī)格，以及其類似者會被標記在活塞環(huán)的表面(比如內表面)上(步驟S7)，而通過線切割形成具有45度傾斜的切口 42a (如第三圖)或具有一 U型和一倒U型的缺口的活塞環(huán)(如第四A圖與B圖)(步驟S8)。
[0031]接著，最后活塞環(huán)會經由滾筒磨光去毛邊程序以去除毛邊(步驟S9)，然后挑選出有瑕疵的產品并執(zhí)行活塞環(huán)的彈性和尺寸測試(步驟S10)。
[0032]根據本發(fā)明，由于活塞環(huán)42是經由離心鑄造，因此可降低制造成本與時間。此外，泡沫和非金屬切痕也可以在離心鑄造程序中移除，由離心鑄造確保結構精簡和強度。
[0033]此時，用以架設活塞環(huán)42的壓鑄裝置的活塞是經由砂鑄特殊鋼(sandcastingspecial steel)、退火，然后接著經過切割、粗研磨已切割的外直徑，細研磨外直徑、鉆孔與內部刻痕(drilling and tapping)、碾磨(milling)、標示號碼，以及低壓電衆(zhòng)離子氮化熱處理等等步驟依序執(zhí)行。在低壓電漿離子氮化熱處理之后，活塞優(yōu)選為具有HvlOOO或更高的硬度。
[0034]根據本發(fā)明，當活塞環(huán)以離心鑄造時，其優(yōu)勢是可以排除材料的浪費，因此可降低制造成本，節(jié)省時間與心力。
[0035]此外，在使用本發(fā)明所提出的制造方法來制造活塞環(huán)時，可采用本發(fā)明所建議的成分和比例，以加強耐用性和強度。
[0036]盡管本發(fā)明的技術范疇已經通過附屬的圖表加以敘述，不過上述的說明僅為舉例，而非用來限制本發(fā)明，同時，本領域的普通技術人員應可了解，在不悖離本發(fā)明的技術范疇的情形下，可對本發(fā)明進行各種修改與變化。
【權利要求】
1.一種制造用于壓鑄裝置的活塞環(huán)的方法，所述活塞環(huán)被架設在壓鑄裝置的活塞的外圍表面，其中，所述方法包括以下步驟: 步驟S1:熔化一定量的鐵合金； 步驟S2:在所述步驟SI中將被熔化的所述鐵合金供應至一離心鑄模的孔，并同時通過以一預定轉速旋轉所述離心鑄模，以將被熔化的所述鐵合金與所述孔的一內周圍表面緊密接觸，藉此執(zhí)行離心鑄造； 步驟S3:在所述離心鑄模的所述孔內對一離心鑄造的半成品活塞環(huán)進行退火處理； 步驟S4:將所述半成品活塞環(huán)切割成一具有一完整產品尺寸與被切割活塞環(huán)的粗研磨的內直徑和外直徑的活塞環(huán)； 步驟S5:對所述活塞環(huán)進行熱處理工藝； 步驟S6:細研磨所述活塞環(huán)的所述內直徑和所述外直徑與側表面； 步驟S8:通過線切割形成具有一預定角度傾斜的切口或具有一 U型和一倒U型的缺口的活塞環(huán)；以及 步驟S9:通過滾筒磨光對所述活塞環(huán)執(zhí)行一去毛邊程序。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，在所述步驟S2中，所述離心鑄造通過以1000至.3000rpm的轉速水平地旋轉所述離心鑄模而執(zhí)行。
3.根據權利要求1所述的方法，還包含在所述步驟S6執(zhí)行后的步驟S7:在所述活塞環(huán)的表面標示一管理號碼；以及在所述步驟S9執(zhí)行后的步驟SlO:對所述活塞環(huán)執(zhí)行彈性和尺寸測試。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，在步驟S5，所述活塞環(huán)接受一低壓電漿離子氮化熱處理。
5.一種使用根據權利要求1至4中任一項所述的方法制造的活塞環(huán)，其中，所述活塞環(huán)的成分包含碳的重量占0.17至0.23%、硅的重量占0.15至0.35%、錳的重量占0.4至0.6%、磷或硫的重量占0.01至0.03%、鉻的重量占9.0至10.0%、鑰的重量占1.8至.2.2%、鎢的重量占5.0至6.0 %、鈷的重量占9.5至10.5%、以及其余為鐵的一成分。
【文檔編號】C22C38/30GK104070331SQ201310109569
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月29日 優(yōu)先權日:2013年3月29日
【發(fā)明者】李章熙 申請人:李章熙