專利名稱:一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞鹽芯及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞鹽芯及制備方法。
背景技術(shù)：
隨著發(fā)動(dòng)機(jī)柴油化及渦輪增壓技術(shù)的應(yīng)用，其輸出功率越來越高，活塞所承受得熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷也在不斷提高，發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，燃燒室的瞬間工作溫度有時(shí)可以高達(dá)2000K以上，這樣使活塞頭部溫度急劇升高，如果散熱不佳，就會(huì)導(dǎo)致活塞頂面，特別是燃燒室喉口邊緣燒蝕，最終產(chǎn)生拉缸現(xiàn)象，致使發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常工作或被卡死。為了解決大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的散熱問題，通常的做法是在活塞的頭部設(shè)置內(nèi)冷油道，采用可溶性鹽芯進(jìn)行成型。國(guó)外在這個(gè)方面具有比較成熟的技術(shù)，德國(guó)的MAHLE公司已經(jīng)成功地開發(fā)出用于大馬力柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)冷油道活塞，并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)，在中國(guó)內(nèi)冷油道活塞還處于開發(fā)階段，特別是可溶性鹽芯的制備技術(shù)還是一個(gè)有待攻克難題。
隨著鑄造工業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的鑄件需要鑄出形狀復(fù)雜的型腔，而且對(duì)型腔的表面粗糙度及清潔度的要求越來越高，如發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的油道，而傳統(tǒng)的砂芯很難將其清理干凈，粗糙度也不能達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求，這就要求所使用的型芯不僅要具有高的強(qiáng)度、高的尺寸精度及可靠性，而且還要具有良好的水溶性。正是這種需要，促進(jìn)了可溶性鹽芯技術(shù)的研究和發(fā)展。鹽可以通過熔化鑄造的方法或粉末壓制燒結(jié)的方法制成各種幾何形狀復(fù)雜的鹽芯，這類鹽芯具有理想的強(qiáng)度和水溶性，以及良好的表面質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定性，能夠經(jīng)受住鑄造時(shí)高溫液態(tài)金屬的沖擊。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞鹽芯及制備方法，為鹽芯在發(fā)動(dòng)機(jī)活塞上的應(yīng)用提供基礎(chǔ)。
所述發(fā)動(dòng)機(jī)活塞鹽芯由70％～80％的水溶性金屬鹽和20％～30％的輔料組成，鹽的粒度要達(dá)到60-120目，輔料的粒度要達(dá)到至少200目。
水溶性金屬鹽以下材料選出化合價(jià)為一價(jià)、二價(jià)金屬的氯化鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、亞硫酸鹽、硝酸鹽、亞硫酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽或者是它們的混合物。
輔料可以選鋁礬土、粘土、高嶺土或者是它們的混合物。
所述發(fā)動(dòng)機(jī)活塞鹽芯的制備方法，具體步驟如下a.焙燒將水溶性金屬鹽置于高溫箱式爐內(nèi)加熱焙燒，加熱溫度650℃-720℃，保溫2h，焙燒的目的是去除鹽中所含的水分及低熔點(diǎn)物質(zhì)；b.破碎將焙燒好的水溶性金屬鹽倒入混砂機(jī)內(nèi)混碾5-8分鐘，使鹽破碎成不同粒度的顆粒；c.分篩將破碎后的水溶性金屬鹽粒用100目不銹鋼篩網(wǎng)過篩，篩下部分可進(jìn)入下道工序，篩上部分重新破碎過篩；過篩后鹽不馬上使用可要置于干燥容器中防止吸水；d.配料將分篩后干燥的水溶性金屬鹽粒與輔料按70％-80％的水溶性金屬鹽和20％-30％的輔料的比例倒入混砂機(jī)中攪拌10～15min，然后倒入適量水再攪拌10-15min；e.稱量將混制好的原材料用普通托盤式天平或電子秤稱量，所稱重量即每只鹽芯所需重量需經(jīng)過計(jì)算；計(jì)算方法是先按照產(chǎn)品要求計(jì)算內(nèi)冷道的體積，然后乘上鹽芯的密度，就是所要稱取的單只鹽芯重量；f.壓制將稱好的鹽加入鹽芯模具型腔內(nèi)，加料時(shí)應(yīng)盡量使鹽沿型腔圓周分布均勻，然后上壓力機(jī)上壓制成型；g.燒結(jié)將剛壓制的鹽芯用夾具夾持固定后，放入井式保溫爐內(nèi)燒結(jié)；先100℃烘干2h，隨后每隔1h升溫100℃，直至溫度升到700℃，保溫時(shí)間0.5h，然后隨爐冷卻至150℃以下時(shí)出爐；h.鉆孔將燒結(jié)好的鹽芯裝在夾具上鉆孔。
有益效果本發(fā)明提供的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞鹽芯強(qiáng)度高，可以水洗去芯，輔料可以提高水溶速度，控制收縮率。
具體實(shí)施方式水溶性金屬鹽的具體粒度分布如下表所示
大顆粒與小顆粒相結(jié)合可以得到高強(qiáng)度的鹽芯，而單獨(dú)的大顆?；蛐☆w粒卻難以制出優(yōu)良的鹽芯。
目前用于制造鹽芯的水溶性金屬鹽有很多，選擇的標(biāo)準(zhǔn)是其要兼顧以下性質(zhì)在某一金屬的澆注溫度范圍內(nèi)不融化，不與該種金屬反應(yīng)，可溶于水且價(jià)格低廉。根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，化合價(jià)為一價(jià)、二價(jià)的金屬鹵化物、一價(jià)金屬氯化鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、亞硫酸鹽、硝酸鹽和亞硝酸鹽比較適合作鹽芯材料。為了能選出適當(dāng)?shù)柠}或多種鹽的混合物，就要知道它們的熔點(diǎn)溫度。比如，硝酸鈉和亞硝酸鈉混合鹽的熔化溫度范圍可能從121℃到將近216℃。這樣的熔點(diǎn)溫度范圍的鹽可以用于低熔點(diǎn)材料的鑄造中，如塑料或一些合金。
鑄造高熔點(diǎn)材料就相應(yīng)選擇高熔點(diǎn)的鹽作鹽芯。比如，用于鋁合金鑄造鹽芯的鹽，其熔點(diǎn)要接近623℃，最好是接近704℃。氯化鈉和碳酸鈉的混合鹽就可達(dá)到這個(gè)溫度要求，或者是其他硫酸鹽的混合物。現(xiàn)在鋁合金鑄造用鹽芯的一種鹽的配比選擇是60％的氯化鈉和40％的碳酸鈉。在這個(gè)例子中，如果需要更高的熔點(diǎn)溫度，那么可以單獨(dú)使用碳酸鈉或氯化鈉。歸功于化學(xué)工藝的進(jìn)步，我們可根據(jù)熔點(diǎn)溫度要求選擇出確切的鹽或鹽的混合物，并且可以得到很好的水溶性。
本發(fā)明所述發(fā)動(dòng)機(jī)活塞鹽芯由70％～80％的水溶性金屬鹽和20％～30％的輔料組成。輔料可以選鋁礬土、粘土、高嶺土或者是它們的混合物，水溶性金屬鹽可以選化合價(jià)為一價(jià)、二價(jià)的金屬鹵化物，一價(jià)金屬氯化鹽。碳酸鹽、硫酸鹽、亞硫酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽或它們的混合物。
發(fā)動(dòng)機(jī)活塞鹽芯的制備方法如下a.焙燒將水溶性金屬鹽置于高溫箱式爐內(nèi)加熱焙燒，加熱溫度650℃-720℃，保溫2h，焙燒的目的是去除鹽中所含的水分及低熔點(diǎn)物質(zhì)；b.破碎將焙燒好的水溶性金屬鹽倒入混砂機(jī)內(nèi)混碾5-8分鐘，使鹽破碎成不同粒度的顆粒；c.分篩將破碎后的水溶性金屬鹽粒用100目不銹鋼篩網(wǎng)過篩，篩下部分可進(jìn)入下道工序，篩上部分重新破碎過篩；過篩后鹽不馬上使用可要置于干燥容器中防止吸水d、將水溶性金屬鹽和輔料按照比例放入混料機(jī)中攪拌，在攪拌過程中加入適量的水，待攪拌均勻無疙瘩后停止攪拌；e.稱量然后，以1.8-2.0g/cm3的裝料密度，根據(jù)鹽芯的體積換算出裝料量，并稱量好以備下到工序使用；f、壓制將稱稱好的金屬鹽和輔料的鹽芯模具型腔內(nèi)，加料時(shí)應(yīng)盡量使鹽沿型腔圓周分布均勻，避免因加料不均勻造成鹽芯密度、強(qiáng)度不均勻；然后上壓力機(jī)上壓制成型；g、燒結(jié)將剛壓制的鹽芯放入井式保溫爐內(nèi)燒結(jié)，先100℃烘干2h，隨后每隔1h升溫100℃，直至溫度升到700℃，保溫時(shí)間0.5h，然后隨爐冷卻至150℃以下時(shí)出爐；要注意剛壓制好鹽芯強(qiáng)度還比較低，要輕拿輕放，防止破碎；h、鉆孔將燒結(jié)好的鹽芯裝在夾具上鉆孔。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞鹽芯，其特征在于所述活塞鹽芯由70％-80％的水溶性金屬鹽和20％-30％的輔料組成，且水溶性金屬鹽、輔料和澆注金屬三者之間互不反應(yīng)；鹽的粒度要達(dá)到60-120目，輔料的粒度要達(dá)到至少200目。
2，如權(quán)利要求
1所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞鹽芯，其特征在于所述水溶性金屬鹽應(yīng)從以下材料中選擇化合價(jià)為一價(jià)、二價(jià)的金屬鹵化物，碳酸鹽、硫酸鹽、亞硫酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽或者是它們的混合物。
3.如權(quán)利要求
1所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞鹽芯，其特征在于所述鹽是一價(jià)金屬氯化鹽。
4，如權(quán)利要求
1所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞鹽芯，其特征在于所述輔料應(yīng)從以下材料中選擇鋁礬土、粘土、高嶺土或以上材料的混合物。
5，權(quán)利要求
1所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞鹽芯的制備方法，具體步驟如下a.焙燒將水溶性金屬鹽置于高溫箱式爐內(nèi)加熱焙燒，加熱溫度650℃-720℃，保溫2h，焙燒的目的是去除鹽中所含的水分及低熔點(diǎn)物質(zhì)；b.破碎將焙燒好的水溶性金屬鹽倒入混砂機(jī)內(nèi)混碾5-8分鐘，使鹽破碎成不同粒度的顆粒；c.分篩將破碎后的水溶性金屬鹽粒用100目不銹鋼篩網(wǎng)過篩，篩下部分可進(jìn)入下道工序，篩上部分重新破碎過篩；過篩后水溶性金屬鹽粒不馬上使用可要置于干燥容器中防止吸水；d.配料將分篩后干燥的水溶性金屬鹽粒與輔料按70％-80％的水溶性金屬鹽和20％-30％的輔料的比例倒入混砂機(jī)中攪拌10～15min，然后倒入適量水再攪拌10-15min；e.稱量將混制好的原材料用普通托盤式天平或電子秤稱量，所稱重量即每只鹽芯所需重量需經(jīng)過計(jì)算；計(jì)算方法是先按照產(chǎn)品要求計(jì)算內(nèi)冷道的體積，然后乘上鹽芯的密度，就是所要稱取的單只鹽芯重量；f.壓制將稱好的鹽加入鹽芯模具型腔內(nèi)，加料時(shí)應(yīng)盡量使鹽沿型腔圓周分布均勻，然后上壓力機(jī)上壓制成型；g.燒結(jié)將剛壓制的鹽芯用夾具夾持固定后，放入井式保溫爐內(nèi)燒結(jié)；先100℃烘干2h，隨后每隔1h升溫100℃，直至溫度升到700℃，保溫時(shí)間0.5h，然后隨爐冷卻至150℃以下時(shí)出爐；h.鉆孔將燒結(jié)好的鹽芯裝在夾具上鉆孔。
專利摘要
本發(fā)明提出了一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞鹽芯及制備方法，為鹽芯在發(fā)動(dòng)機(jī)活塞上的應(yīng)用提供基礎(chǔ)。所述發(fā)動(dòng)機(jī)活塞鹽芯由70％～80％的水溶性金屬鹽和20％～30％的輔料組成，鹽的粒度要達(dá)到60－120目，輔料的粒度要達(dá)到至少200目。其制備方法如下首先將水溶性金屬鹽、輔料破碎到規(guī)定的粒度，然后按比例混合，稱量出一定重量放入粉末壓制模具中壓制出鹽芯壓胚，然后將鹽芯壓胚放入爐中進(jìn)行焙燒，隨后加工出下芯用的定位孔。制備形成的鹽芯強(qiáng)度高，可以水洗去芯，輔料可以提高水溶速度，控制收縮率。
文檔編號(hào)B22C5/00GK1994615SQ200610125398
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月11日
發(fā)明者李楠 申請(qǐng)人:東風(fēng)汽車有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan