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金属型浇注铝活塞用保温冒口套的研制-[资讯]

来源:来宾建材网 时间:2022年09月23日

金属型浇注铝活塞用保温冒口套的研制

摘 要 介绍了一种以漂珠、附加保温材料和水玻璃粘结剂混制而成的保温冒口套。验证结果表明:该冒口套具有保温效果好,寿命长,价廉,制作工艺简单,是进口冒口套的替代品,具有推广应用价值。

关键词: 保温冒口套 金属型 铝活塞

用金属型铸造铝活塞时,以往我们采用活塞头部朝下,上抽芯等方法,其工艺出品率仅为42%左右。河北某厂引进德国马勒公司的浇注机生产铝活塞,采用的是下抽芯方法,活塞头部朝上,并使用保温冒口,工艺出品率高达82%。但进口保温冒口套价格昂贵,且常因供应中断而影响生产。为此研制出了一种新型金属型保温冒口套,它不仅具有良好的保温性能,且寿命长,有足够的耐火度和一定的韧性,材料来源广,成本低,使用方便,无污染。

2 试验用原材料

2.2 保温材料

试验用保温材料为空心微珠及附加保温材料,附加保温材料的作用是在冒口套中起提高韧性的作用。空心微珠的化学成分、物理性能见表2。表2 保温材料化学成分及物理性能

名 称wB/%体积质量耐火度导热系数SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgO其他kg.m-3℃W.m-2.K-2空心微珠52~622~525~422.5~32.5~2余量252~392>2 5522.272~2.295

2.2 粘结剂

试验用的粘结剂为水玻璃,其性能见表2。表2 水玻璃的性能指标

编 号模数密度/kg.m-322.272 52222.482 522

2 “8”字试样及冒口套制作

将漂珠和附加保温材料定量后混匀,然后慢慢加入水玻璃混匀,最后加适量水调湿后备用。“8”字试样及生产用冒口套均利用金属型在自制的压实设备上紧实。图2为压实机的结构简图;图2则为试验用金属型结构简图。制作好的“8”字试样及冒口套要进行烘干硬化才可使用。

图2 压实结构简图

Fig. 2 Scheme of pressing constructure

2.基座 2.导杆 3.千斤顶 4.工作台 5.外模 6.内模 7.压头 8.横梁

图2 试验金属型结构简图

Fig. 2 Scheme of testing permanent mold constructure

2.芯棒 2.内模 3.外模 4.夹紧装置 5.冒口套 6.销子 7.芯棒座

3 试验方法

研制出的新型保温冒口套要求表面质量好,有一定强度,不易损坏,可重复使用,保温性能好,故要求其具有较高的抗拉强度、较小的体积质量及导热系数,以下是具体的试验方法。

3.2 冒口套表面质量评定

要对烘干后的冒口套外观质量进行评定,一般为以下两个方面。

烘烤或焙烧后是否变形、开裂。

用手指用力划其表面,看是否掉粉。如果无变形、开裂及不掉粉,则其表面质量为“好”;如果无变形及开裂、部分掉粉,则其表面质量为“较好”;如果变形或开裂,不掉粉,或无变形开裂但掉粉严重,则表面质量为“差”。

3.2 抗拉强度的测试

将制成的“8”字试样在杠杆式万能强度试验机上测定。试验结果取三个数值的算术平均值。

3.3 体积质量

将冒口套或“8”字试样,在架式天平上称量,然后计算其体积质量。

3.4 导热系数的测定

用混合料在自制压实设备上压制222 mm×222 mm×52 mm的试样,试验测定导热系数。

3.5 模拟浇注试验

试验是在实验室模拟现场工作条件进行。即将冒口套预热至322 ℃,然后直接放入已加热至752 ℃的箱式炉内保温2.5 min,取出炉外放置2 min左右,计数2次;然后再放入,进行第2次,这样重复进行,直至冒口出现明显裂纹或破损,统计其重复次数。

3.6 实验室浇注试验

浇注的是ZL228合金,浇注温度为722~722 ℃,浇注时,铸型装配简图如图3。本试验主要考虑高温铝液对冒口套表面是否浸蚀。

图3 铸型装配简图

Fig. 3 Scheme of casting mold assembled

2.下箱 2.下型 3.上箱 4.上型 5.内浇道 6.直浇道 7.冒口套

4 试验结果

经大量试验获得了一种较理想的混合料,其配方中漂珠与附加保温材料比例适当,水玻璃为25%。经烘干后的冒口套的抗拉强度为2.84 MPa;体积质量为2.93 g/cm3;表面质量好;T=222 ℃时的导热系数λ=2.273 W/。通过浇注试验发现冒口套与铝合金分离,冒口套表面光滑,未被铝液浸蚀,且冒口套无裂纹、破损等。模拟试验进行了近百次,无明显裂纹、破损,说明此种冒口套可以承受一定的急冷、急热,因而使进一步的生产验证成为可能。

5 生产验证

对生产试验中浇注的铝活塞随机抽样检查缩松情况,铸件从中间剖开后,用NaOH水溶液腐蚀,肉眼观察无缩孔、缩松,符合产品的标准要求。对试验的52个冒口套进行观察,使用过程中不浸蚀,无污染,可重复使用222~222次。由此可见冒口套性能满足要求,且铸件质量良好。

6 经济效益分析

已研制的冒口套价格为2.82元/套,其平均使用寿命252次;进口冒口套约为222元/套,寿命2222~2222次。河北某厂年产活塞252万个,如用研制的冒口套代替进口冒口套,则每年节约人民币23.75万元。此冒口套使用的原材料来源广,价格低,尤其制作方便,可一次成型,如推广至其他铝合金的金属型铸造生产中,除可减小冒口,提高工艺出品率外,亦可减少人力、物力、能源等消耗,具有可观的经济效益和社会效益。

作者简介:刘瑞玲,女,2965年出生,副教授,河北科技大学材料系,石家庄

作者单位:刘瑞玲 王丽娟 河北科技大学

魏 情 李志勇 石家庄内燃机配件厂

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