一种发动机铝合金活塞表面处理的方法　 　
一种发动机铝合金活塞表面处理的方法　 　
申请专利号
专利申请日
一种发动机铝合金活塞表面处理的方法　 　
公开（公告）号
公开（公告）日
化学；冶金
申请（专利权）
东风汽车有限公司 　
442000湖北省十堰市车城路1号　
发明（设计）人
袁海波;康明;王泽忠;雷健 　
进入国家日期
专利代理机构
十堰博迪专利事务所 　
本发明一种发动机铝合金活塞表面处理的方法其特点在于，它是采用微弧氧化表面处理工艺对铝合金活塞表面进行强化处理，使铝合金活塞表面生成较为细密的三氧化二铝陶瓷层，生产时利用微弧氧化表面处理设备，将铝合金活塞装入盒形夹具中，浸入装有电解质溶液的处理槽里进行表面处理，经过处理后的铝合金活塞表面生成的陶瓷层厚度为15～30um，硬度可达HV400以上，能将高速高温气体与活塞基体材料隔开，所以其隔热和耐热冲击性能良好；陶瓷层细密，其表面具有微弧氧化时形成的微小盲孔，具有良好的耐腐蚀性能，能够满足天然气发动机的使用要求。
1、本发明一种发动机铝合金活塞表面处理的方法其特点在于，利用微弧氧
化表面处理设备，将铝合金活塞装入盒形夹具中，浸入装有电解质溶液的处理
槽里进行表面处理。活塞的材质的要求?_百度知道
活塞的材质的要求?
我有更好的答案
耐热钢作为活塞材料，高机械负荷；
柴油机因其活塞需承受高温我在书上看到的这段话，故多采用合金铸铁和难，你看看
汽油机活塞才常用的材料是铝合金，如二汽富康轿车发动机的活塞用共晶硅铝合金材料制造
　铝合金活塞
　　铝合金的突出优点是密度小，可大大减少活塞的质量及往复运动的惯性力，因此铝合金活塞常常应用于中、小缸径的中、高速内燃机上，尤其以汽车发动机中居多。在同样强度的情况下，它比钢铁材料轻许多。因此，采用铝合金制作的活塞工作过程中产生的惯性小，对高速内燃机的减振和降低内燃机的比质量有着重要的意义。此外，质量较低的铝合金活塞运动时，对缸壁的侧压力和冲击力也较小，这样可以减小活塞组与缸壁以及活塞销的摩擦力，并降低它们的磨损量。铝合金的另外一个优点是导热性好，工作时，活塞表面温度比铸铁的低，而且活塞顶部的积炭也较少。迄今曾经使用过的铝活塞材料大致有4类：Al-Cu-Ni-Mg系、A1-Cu-Si系、共晶型A1-Si-Cu-Mg系及过共晶型AI-Si-Cu-Mg系，前两类由于存在线膨胀系数大...
耐高温，耐腐蚀，耐摩擦
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& 铝合金活塞镶铸成形工艺
铝合金活塞镶铸成形工艺
　　铝合金活塞镶铸成形工艺强化镶块的柴油机活塞铸件的工艺，分析了整个浇注过程中各种温度、时间参数对强化镶块部位热条件的影响。　　持续时间通筐注时），熔融合赫Me型中的浇她入金型时的温度计计算值为。78喊：9.合金液沿bookmark1 1994年之前，许多汽车厂第一道压缩气环下镶强化镶块的柴油机活塞都是用宽范围的过共晶合金AK 18和AK15MH铸造的。在M3AI和IKmA3工厂废品率高达30%，由于这些废料很难利用而造成巨大损失，因为重熔废料时，不能反复使用含镍耐蚀铸铁镶块，且会污染铝合金。废品的基本原因是气孔缺陷及镶块部位未熔合。　　一种获得活塞铸件的工艺是将镶块浸入铝合金熔液中3~5min对其渗铝在IKmA>工厂是浸入AK7AL合金熔液中；在M3AI工厂是浸入AK9i丸处理。将渗过铝的镶块放入金属型中，并浇入熔融的基体合金气孔缺陷均与镶块部位的定向凝固安排不合理有关如果镶块同熔融合金接触瞬间的温度（热镶块工艺）高于熔融合金的温度，则会在镶块部位形成热节，并产生气孔反之（冷镶块工艺），结晶的前缘将气孔推向铸件的较为有利的内部，而镶块部位则不会再有缺陷但是，将镶块的温度降到渗铝合金的液相线之下会导致在渗过铝的镶块表面上的氧化膜不再被熔融合金冲离，从而出现熔合不良的缺陷更为严重的问题是，随着渗铝合金中Fe含量的增加，Thu快速上升（参见），而渗铝合金被渗铝镶块和各种附件中的铁所饱和是不可避免的这就限制了渗铝合金温度的降低。基体金属的浇注温度范围和渗铝合金的温度范围窄一点被认为是合理的。这样可保证获得在强化镶块部位没有缺陷的活塞铸件。　　除了浇注温度和渗铝温度外，熔融合金的运输注时间（至浇到镶块的瞬间），镶块放到金属型中的时间，镶块在金属型中停留到熔融合金浇注时的时间，以及金属型的温度，金属型涂料层的厚度和成分均会影响到强化镶块部位的热条件。　　M3AI工厂的铸造车间和莫斯科矿业大学的铸造教研室曾一起进行了获得柴油机活塞铸件工艺过程的优化工作。合金熔液从保温炉输送和往金属型浇注的过程中的冷却程度，合金熔液在铸型和浇注系统中运动时的冷却程度，以及镶块从渗铝炉置于金属型中和合金熔液浇注前的冷却程度，都根据时间长短按下式来计算：T，Tc，T一分别为合金熔液或镶块在给定的计算阶段的温度，周围介质（金属型上的涂层，金属型）的温度，合金熔液或镶块初始温度；I向周围介质（金属型，空气）的散热系数；c，p-分别为合金熔液或镶块的热容量和密度；R为给定的计算阶段浇注系统各要素的换算尺寸，金属型型腔或镶块的换算尺寸。　　如果采用低冷却程度的模型，则所用的公式能给出可允许的误差值（<1（%）计算表明，在这种情况下，B0.01，采用这种模型是可行的更精确的评估可使用有限元和解三维问题的方法获得。　　代入工艺参数的平均值就可得出结果，参见A点相当于浇包中合金浇注温度的平均值，即800C.合金熔液在浇包中的冷却延续时间平均值x5（AB线段）用计时器测定，该值为15s合金熔液浇注系统各个部分流动到与镶块接触时（BC线段），温度下降至719.2C（计算值）放置镶块的工人将镶块从浸铝炉中取出时（此时X2= 760°C）要比舀取合金熔液（测量时）的其他工人晚动手3.5s（t.E）工人将镶±块放到金属型里的时间平均为x4=9.5s而经过9.26s合金熔液才浇注到镶块在第I阶段（线段EF），镶块转放到金属型里，即镶块从760C冷至707.1C在第阶段（线段FK），即镶块放置在金属型中时，镶块的冷却速度减慢这是由于金属型的温度很高，镶块向周围介质的散热系数减小的缘故按公式计算得出此时镶块的温度值为668C（t.K）冷镶块工况由温差Yi= 50.4C来保证；Tp和Tbc分别为合金熔液温度和镶块温度，而为了在垫板上仍有液体合金存在，必须有温度差Y2=△T2=Tbc-Tu=12°C（线段KL），甚至在浸铝合金中的含铁量增加到4时也是如此为了评价在存在变化因素时获得柴油机活塞铸件的工艺参数的最佳化程度，分析了和Y2的变化，参见表1因为未对金属型温度X3转移镶块的时间X5金属型白垩涂层的厚度X6作过规定，它们的值可取实际生产的平均值，并考虑允许的平均偏差各因素的最大波动范围按M31I工厂铸造车间的研究结果列出。将按公式（1）的计算看作是数字化的实验，并考虑表列的数据，即可得到在考虑了所选定的因素变化范围后反映各因素对最佳化参数Y1和Y2影响大小的响应函数表1变化因素对最佳化参数Y，和Y2的影响因素基本水平工艺过程变化范围波动范围6个因素的全面试验表含有64行，而对3个因素的试验只有8行M3AI工厂为使工艺参数最佳化制定了实验方案和诺模图因此在采用了工艺中所列因素的变动间隔的情况下，64行试验变为11行，最后得到的Y1为负值；而由8行试验变为1行，所得Y2也是负值这意味着，在离散度相同的情况下，按M3AI工厂采用的工艺在强化镶块部位的气孔缺陷废品率为17%，而结合不良的废品率则为12.5%.这与实际生产中出现的数字是接近的宋忠明译张孝仁校准和窄轨机车使用的渗碳主动齿轮和从动齿轮，它们用优质合金锻钢制造，通过渗碳和淬火硬化可达到强度最大负载更大、磨损寿命更长的目的据公司介绍，系列产品有现货供应。　　宣财鑫译孙国平校
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京ICP证090038号 京ICP备号 郑公备20过共晶铝硅合金活塞的铸造关键技术--《合肥工业大学》2010年硕士论文
过共晶铝硅合金活塞的铸造关键技术
【摘要】：
过共晶铝硅合金比重小、热膨胀系数低、耐磨性和体积稳定性好,是理想的活塞材料。本课题以汽车发动机用铝硅合金活塞为主,通过成分优化设计、复合添加合金元素、采用先进的P+RE复合变质处理工艺、T6热处理以及独特的铝活塞金属型铸造底冒口补缩工艺,使得过共晶铝合金活塞的微观组织和力学性能都达到一个很高的水平。最终研制开发出高性能、高热稳定性的铝硅合金活塞。
本课题研究的重点如下:通过复合添加Ni、Mg、Cu等微量元素,并优化成分设计以及采用P+RE复合变质处理,改变了Al-Si合金的化学组成,有效地改善了合金的组织结构;采用先进的底冒口补缩工艺,减少活塞顶部缩松缩孔缺陷。
实验结果表明,没有变质的过共晶铝硅合金中存在大量五星瓣状初生硅,硅的这种生长机制与冷却速度、外来异质核心有着密切的关系;P+RE复合变质对初晶硅和共晶硅均有很好的变质效果,五心瓣状初晶硅尺寸明显减小且棱角钝化,共晶硅由原来的长针状变为短杆状,微观组织得到明显的细化。经性能检测,合金成分的加入以及复合变质使得活塞的力学性能有很大的提高,特别是高温抗拉强度与体积稳定性,由于过剩相强化原理,高温抗拉强度在含硅量18%时达到了最大值;随着Si含量的增加,热膨胀系数逐渐减小,体积稳定性逐渐增加。
最后运用ProCAST软件对底冒口补缩铸造成型工艺进行计算机模拟,模拟结果表明,传统的侧冒口补缩,无法消除活塞厚大顶部的缩松缩孔缺陷;先进的底冒口补缩工艺,使活塞具有致密的宏观组织结构,有效的提高了其耐高温等综合性能,消除了在销孔座或顶部易出现缩松的缺陷,提高工艺出品率,降低生产成本。模拟结果与之前的理论推导相一致。
【关键词】：
【学位授予单位】：合肥工业大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2010【分类号】：TG292【目录】：
Abstract6-8
第一章 绪论13-27
1.1 课题研究背景，目的与意义13-14
1.2 国内外研究现状与发展趋势14-15
1.2.1 铝活塞材料的发展与应用14
1.2.2 铝硅合金的发展概况14-15
1.3 过共晶铝硅合金的组织特点15-16
1.4 过共晶铝硅合金的性能特点16-18
1.4.1 过共晶铝硅合金的铸造性能16
1.4.2 过共晶铝硅合金的力学性能16-17
1.4.3 过共晶铝硅合金的物理性能17-18
1.5 过共晶铝硅合金的生长机制18-20
1.5.1 初生硅的生长机制18-20
1.5.2 共晶硅的共生生长机制20
1.6 提高过共晶铝硅合金性能的途径20-25
1.6.1 合金化20-21
1.6.2 变质或细化21-23
1.6.3 纯化与净化23-24
1.6.4 热处理24-25
1.7 课题研究的目的内容和技术路线25-27
1.7.1 课题研究的目的和内容25
1.7.2 研究的技术路线25-27
第二章 合金材料的制备和试验方法27-31
2.1 实验合金的制备27-28
2.1.1 合金的成份及实验材料27-28
2.1.2 合金制备方法28
2.2 合金组织的观察28
2.3 合金性能测试28-29
2.3.1 室温力学性能的测试28-29
2.3.2 高温力学性能的测试29
2.4 硬度测试29-30
2.5 热膨胀系数30-31
第三章 P+RE 变质对过共晶铝硅合金组织的影响31-39
3.1 引言31
3.2 金相结果与分析31-35
3.3 变质机理与影响因素35-38
3.3.1 磷的变质机理35-36
3.3.2 稀土的变质机理36
3.3.3 影响变质的因素36-38
3.4 本章小结38-39
第四章 过共晶铝硅合金的性能检测与分析39-44
4.1 引言39
4.2 P+RE 复合变质对过共晶铝硅合金力学性能的影响39
4.3 抗拉强度39-41
4.3.1 室温抗拉强度39-40
4.3.2 高温抗拉强度40-41
4.5 硬度41-42
4.6 热膨胀系数42-43
4.7 本章小结43-44
第五章 铝合金活塞底冒口补缩的数值模拟44-53
5.1 本章的技术路线44-45
5.2 铝合金活塞底冒口补缩的数值模拟的理论基础45-50
5.2.1 金属型重力铸造过程数值模拟的理论基础45
5.2.2 冒口的作用和冒口的设置45-49
5.2.3 保温底冒口的设计49-50
5.3 铝合金活塞底冒口补缩的数值模拟50-52
5.3.1 建模与网格化50
5.3.2 参数设置50-51
5.3.3 结果与分析51-52
5.4 本章小结52-53
第六章 结论与展望53-54
参考文献54-58
攻读硕士学位期间发表的论文58-59
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