Al-Si活塞

目前工業生產直徑為190mm的Al-Si活塞(以下簡稱190型活塞),可以採用低壓鑄造和擠壓鑄造兩種鑄造方式,但是採用低壓鑄造生產的190型活塞,廢品率較高,鑄件出現氧化夾渣、縮孔、縮松以及氣孔等鑄造缺陷,大大降低了鑄件的成品率。所以目前多採用擠壓鑄造的方式生產。用此方法鑄出的活塞無縮孔、縮松及氣孔等鑄造缺陷,且組織緻密,晶粒細化,其力學性能比低壓鑄造生產的鑄件高,提高了此類活塞的質量和使用壽
命。抗壓鑄造活塞工藝早已廣泛套用。
1　Al-Si活塞生產工藝
江蘇很多鑄造廠使用的擠壓鑄造設備為500t油壓機。具體生產工藝是:將定量(12.6+0.5)kg的鋁液(溫度為700～710℃)倒入金屬外模中,扒渣後,油壓機上缸下行,芯模對鋁液進行加壓,上缸壓力為18～20MPa。壓力到最大時開始計時,10～15s後底缸開始加壓,其壓力為20～22MPa,保壓時間為110～130s。保壓完畢後即可拆模取出活塞鑄件。為了防止模溫過高,當上缸壓力到18～20MPa時開始通水冷卻至脫模為止。
2　190型活塞常見缺陷分析及解決措施
2.1　鋁液增鐵、晶粒粗大
鋁合金採用油爐熔煉,而後注入保溫坩鍋,從鋁水注入到澆鑄完畢一般需要2h左右的時間,此時鐵坩鍋和鋁合金液由於長時間接觸,鐵質在高溫下滲入鋁液中,使鋁液增鐵。由於鐵的存在,會降低矽在鋁中的溶解度,合金中出現游離的矽,使鑄件組織斷面上產生豆大亮晶粒和粗狀組織。這就是所謂的晶粒粗大,它嚴重降低了鑄件的力學性能,在材質和合金熔煉都正常的情況下,如果鋁液中鐵含量(質量分數)超過0.7%,擠壓鑄造完成後就會在活塞斷面上看見此類現象。為防止鋁液增鐵,要求嚴格控制爐溫,使鋁液溫度控制在700～720℃範圍內,坩鍋要嚴格噴刷塗料,按工藝規範定期更換坩鍋,同時經常分析鐵含量,提高塗料的質量,提高坩鍋的耐蝕耐熱性。
2.2　外圓氧化夾雜
鋁液在高溫熔煉和澆注過程中,會不斷產生一次和二次氧化夾雜。這些氧化夾雜殘留在鋁液中,從而使活塞鑄件形成外圓氧化夾雜鑄造缺陷。為了防止產生此類鑄造缺陷,鋁合金在熔化過程中要嚴格控制熔煉溫度,保證電爐坩鍋內鋁液溫度為700～720℃,以利浮渣。同時除盡坩鍋內、澆勺內、鋁液面的氧化渣和熔劑渣以及模內殘渣。另外鋁液在加壓前必須扒渣,扒渣時動作要快,扒渣方向由模壁向中心,然後由中心剔出殘渣,扒渣和舀鋁水時動作要輕,澆注時澆瓢不要對準漏斗直澆道,嚴防衝擊,多餘鋁液可以倒入錠模內或靠近鋁液面輕輕倒入,壓制前不得有冷隔金屬參與擠壓鑄造過程。
2.3　外圓、燃燒室石墨夾渣
由於外模、芯模脫模的需要,每澆注完一個活塞後需在上面噴塗膠體石墨塗料。當模溫過高或塗料粘附力下降時,塗料中的石墨就會脫落,和鋁液附著在一起參與擠壓鑄造過程,形成石墨夾渣缺陷。這就要求在擠壓鑄造過程中通水冷卻要及時,調配的塗料要均勻,粘附力要強,塗料不宜過厚,嚴防結皮、皺紋,特別是外模和底盤的塗料不能太厚,其中底盤塗料在澆注3～4個活塞後進行1次即可。同時外模、芯模的清理要乾淨,要刮淨底盤塗料,並用強風吹淨模內殘渣,防止將石墨塗料帶入鋁液中
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