盐芯活塞的铸造工艺

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活塞是发动机中的关键零部件，工作环境极为恶劣。其在发动机中高速往复运动，活塞顶部承受高达200O℃多的高温燃气的周期性冲击，而活塞各部分的温度分布不均匀，故活塞的热变形和热应力较大。另外要承受很大的机械负荷，包括燃气压力、惯性力、侧作用力。据测试，汽油机的最高爆发压力可达到 6MPa，增压柴油机最高爆发压力可达到15MPa。磨损严重，活塞的往复运动工作方式，不可避免与周围接触部件的摩擦，高温高压下，摩擦更严重。由于活塞长期处于高温高压高摩擦的工作环境下，故其出现故障的几率远高于其他的零部件。所以设计部门和生产部门都在积极探索，寻求活塞在结构上的改进，加强活塞工作时自身的冷却，降低活塞内部温度，延长使用寿命。

活塞工作时采取的冷却方式很多，主要有喷油冷却、蛇形管冷却、冷却油道冷却和冷却油腔冷却等。盐芯铝活塞是-种油道冷却活塞，由于其良好的自身冷却效果，铸造工艺相对较简单，成本较低，近几年得到较快的发展。盐芯活塞的油道在铸造阶段形成 ，所以良好的铸造工艺是获得稳定的盐芯活塞质量的关键所在。

盐芯活塞的冷却油道截面-般为50～200mm ，- 般活塞头部的内侧有 2～3个细长油孔与外界相通，孔的直径-般为 -lOmm，孔的深度-般为80～200mm。盐芯在铸造时铸在活塞的内部，铸造结束后，用水冲洗盐芯，盐溶于水中，从而在活塞上形成冷却油道。

盐芯铝活塞的铸造工艺主要分为盐芯的制造和盐芯活塞的铸造两步。

1 盐芯的制造1.1 冷却道对盐芯的要求盐芯在铸造完成后，用水易冲洗掉，从而在原来盐芯占据的腔内形成冷却油道。要生产出合格的盐芯活塞，对盐芯的制造要求还是较高的。盐芯要满足以下要求：a.熔点要高，从而在活塞浇铸过程中不会融化，并且与高温的浇注铝液不发生反应；作者简介：赵建锐(1971-)，男，山东烟台人，工学学士，主要研究方向为发动机零部件的设计制造。

收稿日期：2013-06-26内燃机与动力装置 2013年 6月b.有足够的强度，在浇注合模时不会因受压而碎裂；c.热膨胀系数尽量少，保持受高温时的较高的尺寸精度；d.无毒无味，易融于水中，不残留；e.成本低，易于制作和安装。

图1 盐芯结构不意图1.2 盐芯的制造方法水溶盐芯的制作方法主要采用烧结法。烧结盐芯的基体材料用氯化物盐。该方法对氯化物盐的颗粒大小要求较严。-般要求颗粒直径控制在 1mm内，粒度大小分布均匀，可用细网眼筛子进行筛眩粒度不宜过大或过校氯化物粉末过细，会造成流动性差而使模具中的充填性下降，严重时会出现成型时的压顶”现象：盐芯在垂直压力方向上出现裂纹以至于剥离；粒度过大时，盐芯的强度和密度会不足。盐芯的制造对氯化物的湿度要求也较严，-般要求把水份控制在 1%以下。氯化物水份含量较高时，会降低对模具的充填性，造成盐芯强度的大幅下降。根据实验测定，制作盐芯的氯化物中的水分每增高1%，盐芯的强度会降低20%。

盐芯在制造过程中，要用到粘接剂，粘接剂-般用树脂，由于树脂不耐高温，在加热的同时加入六亚甲基四胺，这样树脂的线状结构分子会联成网状或者体型结构，从而使树脂坚硬，高温下不软化。

盐芯烧结工艺如下：高温焙烧氯化物盐-定时问--冷却后碾碎并进行筛血-加入粘结剂混碾--压制成型--中温烧结--成品。

烧结温度和时间要根据盐芯的大小而定，-般而言，高温烧结后的盐芯具有很高的强度，但烧结温度也不宜太高，否则盐芯会产生变形。烧结温度过低，盐芯的强度达不到要求。我们-般将烧结温度控制在700C左右，保温时间控制在0.5小时左右。

我厂采用烧结法生产的盐芯，特性如下：a.高强度，抗压强度达到 35MPa；b.密度达到 1.8g/cm ，气孔率为25%；c.热膨胀系数小，在 20-250C测定，达到 3.8×10。/C：d.表面粗糙度可达到 Ra3.2；e.性能稳定，不变质，快速溶于水中。

2 盐芯铝活塞的铸造2.1 芭盐芯盐芯在铸造模具中芭时，位置公差应控制在0.8mm内，定位要牢固，防止铝液浇入模具型腔时被冲动而发生位置偏移。

盐芯用模具支撑脚杆支撑。盐芯铸造活塞的模具金属型芯与普通活塞铸造模具金属型芯不同，它是由模具上盐芯支撑杆及定位顶针来定位盐芯高度及径向位置，如图2所示。盐芯芭时用压入胎具压到位后，再用量规检查盐芯的位置，达到工艺要求后进行浇铸作业，如图3所示。

图 2 盐芯定位结构不意图2.2 铸造盐芯铝活塞的铸造模具设计与普通模具设计相似，但由于铸造过程中要芭盐芯并定位，故在盐芯芭位置部分有所不同。铸造时-般采用机械化下抽芯铸模 ，既可在 自动或半自动浇注机上用，也可在手工模上用，铸造时应快速完成各个动作，以免时间过长使盐芯降温过大，在浇注时再急剧受热而产生断裂，造成废品。