过共晶铝硅合金发动机活塞的挤压铸造工艺研究
活塞的加工工艺
活塞的加工工艺活塞是内燃机的重要零件之一，它的加工工艺直接关系到发动机的性能和稳定性。
下面将详细介绍活塞的加工工艺。
活塞的加工工艺主要包括材料选用、铸造、精加工、热处理和表面处理。
首先是材料选用，活塞材料一般采用高强度、低摩擦系数的铸造铝合金。
常用的铝合金有高硅铝合金、高镁铝合金和高铜铝合金。
这些铝合金具有良好的耐磨性能和导热性能，同时具有较高的强度和硬度，适合用于内燃机活塞的制造。
接下来是铸造工艺，活塞一般采用铸造工艺进行生产。
铸造工艺包括模具制作、砂型制备和铸造成型。
模具制作是根据活塞的形状和尺寸设计模具，并制作出模具芯和模具腔。
砂型制备是将铸造用砂料与模具芯、模具腔组合，形成活塞的空腔。
铸造成型是将熔化的铝合金倒入砂型中，待冷却凝固后取出成型活塞。
然后是精加工工艺，精加工是对铸造出的活塞进行加工修整，使其达到设计要求。
精加工工艺包括车削、铣削、钻孔和磨削等。
车削是将活塞的外形进行修整，使其平整光滑。
铣削是对活塞进行切削加工，使其表面达到要求的精度和平整度。
钻孔是对活塞进行孔加工，包括油道孔和活塞销孔等。
磨削是通过磨磨削工艺对活塞进行精密加工，使其表面光洁度更高。
接下来是热处理工艺，热处理是为了改善活塞的材料性能，增加其硬度和耐磨性。
常用的热处理方法包括退火、固溶处理和人工时效处理等。
退火是将活塞加热至一定温度后缓慢冷却，以消除内部应力，增加其韧性。
固溶处理是将活塞加热至一定温度后迅速冷却，使其硬化。
人工时效处理是在固溶处理后对活塞进行再加热，以进一步提高其硬度和强度。
最后是表面处理工艺，表面处理是为了增加活塞的表面硬度和耐磨性。
常用的表面处理方法包括喷涂、电镀和气体渗碳等。
喷涂是将特殊材料喷涂在活塞表面，形成一层保护层。
电镀是将金属镀层沉积在活塞表面，使其增加硬度和耐磨性。
气体渗碳是将活塞加热至一定温度后，使碳原子渗透到活塞表面，形成碳化层。
综上所述，活塞的加工工艺包括材料选用、铸造、精加工、热处理和表面处理。
AlSi12Cu3Ni2Mg1活塞合金挤压铸造性能研究
2007 年中 国压 铸、挤 压铸 造、半固态 加工 学术 年会 专刊
A lSi12Cu3N i2M g1活塞合金挤压铸造性能研究
侯林冲1, 2 党惊知 1 高明灯 2 彭银江 2 沈建明 2 ( 1. 中北大学; 2. 中国兵器科学研究院宁波分院 )
摘 要 研究了挤压铸 造工艺条件下, 挤压铸造工艺参数对 A lSi12Cu3N i2Mg1活塞合金性能的影响。
[ 2] FRANKLIN J R, DAS A A. Squeeze cast ing: a review of the statu s[ J]. The Brit ish Foundry, 1984, 77( 3 ): 1502158.
[ 3] 刘达利, 齐丕骧. 新型铝活塞 [M ]. 北京: 国防工业出版社, 1999.
A2固溶体上分布着点状及短条状的共晶硅, 存在极少量 小块状初晶硅, 组织达到内燃机铸造铝活塞金相检验标 准 (GB6289- 2005) 1~ 2级。
3 分析
在传统 A l2Si合 金 ( ZL109) 的基础 上添加 少量的 铜、镍等元素能够提高合金的力学性能, 其中硅增加基 体的强度, 降低基体塑性; 铜元素大部分存在于铝固溶 体中, 对基体产生较大的强化作用, 这种作用受热处理 影响较少, 对基体高温强度有明显影响; 镍元素主要以 一系列深浸蚀的较粗大化合物存在, 由于铜和镍能形成 化合物, 对基体高温强度有明显影响。
素的含量, 改善了材料的韧度和高温强度, 满足了大功
率发动机活塞需要, 性能超越传统的 ZL109合金。
表 1 M a h le142合金主要化学 成分
%
Si 11~ 13
Cu 2. 6 ~ 4. 0
wB
铝硅活塞摩擦焊接工艺初探
[ 1]
考
文
献
傅高升 , 康积行 . 工业纯铝中铁 和硅的作 用分析与 初探 [ J ] . 特种 铸造及有色合金 , 1999( S1) : 29 -32.
[ 2]
LI Y J, A M BER G L. Solidif icati on st ruct ur e of DC - cast A A 3003 al loy and it s inf luence on homogen izat ion [ J ] . A l uminum , 2002, 78( 10) : 834 - 839.
图3
活塞裙部模拟焊件
1. 3
摩擦焊接试验方案的确定 摩擦焊接试验是在 C800 型连续驱动摩擦焊机上
压下量也非常小, 焊接飞边刚刚形成; 采用较大压力时 , 摩擦缩短量达到 1 mm 左右时, 顶锻压下量较大, 并且 在外圈焊缝处发生了熔化, 顶锻瞬间发生了金属飞溅现 象, 内圈则形成良好的飞边。由于 摩擦加热功率在 转 速、 压力和摩擦因数一定的情况下与工件半径的三次方 成正比[ 4] , 经计算 , 外圈加热功率接近内圈加热功率的
图2
活塞头部模拟焊件
延长摩擦时间的焊接工艺参数进行焊接, 接头拉伸试件 均断裂于焊缝处, 并且内圈强度很低, 外圈强度较高, 基 本接近于母材的强度。 试验 7 至试验 9 采用较高的摩擦压力和顶锻压力 并保持不变, 逐步延长摩擦时间的焊接工艺参数进行焊 接, 接头拉伸试件均断裂于母材 , 表明接头性能已经达 到了母材性能。 2. 2 接头宏观分析 试验 1 和试验 3 的 接头宏观形貌 见图 4。由图 4 中可以看出, 当采用较小压力时, 摩擦缩短量很小 , 顶锻
1
1. 1
试验材料和方法
过共晶铝硅合金变质处理的研究进展
上半月出版Ｃａｓｔｉｎｇ・Ｆｏｒｇｉｎｇ・Ｗｅｌｄｉｎｇ’金属铸锻焊技术作为变质剂，具有许多优点，如：加入量少，磷回收率高，工艺简便，变质效果稳定，无污染等等；其缺点是：制备该中间合金工艺复杂，成本较高，推广应用受到限制吣¨１。
近年来，国内研究人员用熔铸法制备了Ａ１．Ｐ．Ｃｕ中间合金，并用其对Ａ１．２０％Ｓｉ合金和Ａ３９０合金进行变质处理；本文作者利用Ａ１．Ｐ．Ｃｕ中间合金对Ａｌ一２０％Ｓｉ合金进行变质处理，如图１所示，（ａ）图为变质前的显微组织，其初晶硅呈粗大的块状，共晶硅为细长的针状，而（ｂ）图为变质后的显微组织。
初晶硅转变成了小块状。
可以看出。
熔铸法制备的Ａ１．Ｐ．Ｃｕ中间合金变质效果良好．今后应加强这方面的研究和应用。
图１铸态过共晶铝硅合金显微组织Ｆｉｇ．１ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆａｓｃａｓｔｉｎｇｈｙｐｅｒｅｕｔｅｃｔｉｃＡｌ－Ｓｉａｌｌｏｙ关于磷细化初晶硅的机理，看法基本上一致【协－３］：磷与铝在高温下能形成化合物（ＡｌＰ），它与硅同属于金刚石型立方晶格，而且晶格常数（Ｓｉ为５．２４ｘ１０。
１０ｍ、Ａ１Ｐ为５．４５ｘ１０４０ｍ）和原子间距差距很小，其熔点又在１０００℃以上。
在过共晶型铝硅合金结晶过程中，ＡｌＰ化合物在初晶硅形核过程中成为非均质形核的核心，因此细化了初晶硅。
对初晶硅产生细化变质作用的元素还有ＲＥ、Ｓ、Ａｓ、Ｂｅ等。
其中Ａｓ、Ｂｅ对初晶硅的变质效果很弱。
还有较大的毒性，因而基本没有应用价值。
我国稀土资源丰富，人们对稀土变质处理进行了大量的研究。
但多数研究是针对共晶合金和亚共晶合金，单独用稀土来变质过共晶铝硅合金的报道较少．原因是稀土对初晶硅细化效果弱于磷：但稀土能够同时变质初晶硅和共晶硅，是一种良好的双重变质剂。
生产巾常常将ＲＥ、Ｓ与磷复合作为双重变质剂使用。
２共晶硅变质处理对于过共晶铝硅合金中共晶硅的细化变质，早在１９２０年，研究人员发现钠对共晶硅有变质作用，但由于钠具有挥发、烧损特性，其变质效果会逐渐消失。
变质处理及挤压铸造对过共晶Al-Si-Cu-Mg合金组织与性能的影响
变质处理及挤压铸造对过共晶Al-Si-Cu-Mg合金组织与性能的影响李润霞;孙继鸿;郝建飞;王顺成;于宝义;李荣德【期刊名称】《铸造》【年(卷),期】2017(066)012【摘要】研究了Sr、Sr-P变质处理对过共晶Al-Si-Cu-Mg合金组织和性能的影响.测试合金的力学性能并观察显微组织,分析变质处理对合金组织和力学性能的影响.结果发现:对重力铸造合金进行变质处理时,Sr的加入使合金组织中的粗大片状共晶Si变为细小的纤维状,随着P的加入,粗大多角的块状初生Si变为细小的粒状,合金硬度、抗拉强度及伸长率明显提高;对挤压铸造合金进行变质处理时,Sr的加入使合金组织中的粗大片状共晶Si变为细小的纤维状,而随着P的加入原本挤压铸造时细小块状的初生Si反而长大,合金的抗拉强度及伸长率明显降低,主要是形成的Al-Sr-P影响了变质效果.对于挤压铸造,合金的最佳处理工艺为Sr变质,不加P.【总页数】6页(P1273-1278)【作者】李润霞;孙继鸿;郝建飞;王顺成;于宝义;李荣德【作者单位】沈阳工业大学材料科学与工程学院, 辽宁沈阳110870;沈阳工业大学材料科学与工程学院, 辽宁沈阳110870;沈阳工业大学材料科学与工程学院, 辽宁沈阳110870;广东省金属强韧化技术与应用重点实验室, 广东广州510650;沈阳工业大学材料科学与工程学院, 辽宁沈阳110870;沈阳工业大学材料科学与工程学院, 辽宁沈阳110870【正文语种】中文【中图分类】TG146【相关文献】1.变质处理对过共晶铝硅合金组织和性能的影响 [J], 林家平;徐建秋;肖于德;王伟;裴斐;乔翔2.Sr/P变质处理对挤压铸造Al-17.5Si合金组织与性能的影响 [J], 孙海军;罗惠馨;张立军;孙继鸿;李润霞3.挤压铸造对过共晶Al-Si-Cu-Mg合金组织与性能的影响 [J], 李润霞;刘兰吉;史原脊;孙菊;张立军;郑黎;于宝义4.半固态挤压铸造工艺对过共晶铝硅合金活塞组织与性能的影响 [J], 刘文义;卢德宏;王登峰;汤安;蒋业华;周荣5.P-Cu和RE变质处理对过共晶Al-25%Si合金组织的影响 [J], 陈洪波因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
过共晶铝-硅合金处理技术的研究进展
赵作福;齐锦刚;王建中
【期刊名称】《轻合金加工技术》
【年(卷),期】2010(038)006
【摘 要】综述了为改善过共晶铝-硅合金的性能,目前所采用的控制合金中初晶硅尺寸、形态和分布的各种处理方法及其机制,它们包括细化变质、合金熔体过热处理、半同态搅拌、快速凝同、电磁场作用、电脉冲孕育处理等方法.从合金中初晶硅尺寸、形态和分布等方面比较了各种处理方法的优缺点.
1.过共晶铝硅活塞合金的研究 [J], 李升
2.直接加硅法熔炼过共晶铝硅活塞合金 [J], 蒋生标
3.近共晶和过共晶铝-硅-铜合金的半固态加工 ห้องสมุดไป่ตู้J], 艾永平
4.过共晶铝硅合金中铝硅共晶相取向关系 [J], 曾斌;刘奇元
5.气/液比和挤压比对过共晶铝-硅合金初晶硅相的影响 [J], 谢长安;尚成嘉;贺信莱;熊柏青;石力开
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【总页数】5页(P6-10)
【作 者】赵作福;齐锦刚;王建中
【作者单位】辽宁工业大学,材料与化学工程学院,辽宁,锦州,121001;辽宁工业大学,材料与化学工程学院,辽宁,锦州,121001;辽宁工业大学,材料与化学工程学院,辽宁,锦州,121001
【正文语种】中 文
【中图分类】TG111.4
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