发明公布-202111208588.6-一种整体式钢活塞的注射成型方法

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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 113996790 A
(43)申请公布日 2022.02.01
(21)申请号 202111208588 .6
(22)申请日 2021 .10 .18
(71)申请人河南中原吉凯恩气缸套有限公司
地址 454750 河南省焦作市孟州市西虢工
业规划区
(72)发明人王中营
王海军
(74)专利代理机构郑州知一智业专利代理事务
所(普通合伙) 41172
代理人郜廷伟
(51)Int .Cl .
B22F 3/22 (2006 .01)
B22F 5/00 (2006 .01)
B22F 3/24 (2006 .01)
B22F 9/04 (2006 .01)
权利要求书2页
CN 113996790 A
(54)发明名称
一种整体式钢活塞的注射成型方法
(57)摘要
本发明公开了一种整体式钢活塞的注射成
S1、制作熔炼剂；
S2、制备
型方法，
包括以下步骤：
合金块；
S3、将合金块置于研磨机中进行研磨操
得到合金粉末；
S4、制作粘黏剂A；
S5、将粘黏
剂A、合金粉末按比例混合得到注射料；
S6、注射
成型得到活塞坯件；
S7、将活塞坯件置于压力容
器中，
进行加压，
然后进行初步烧结，
得到活塞萃
取件；
S8、制作粘黏剂B；
S9、将粘黏剂B与金属表
面粉末混合制成表面喷涂料；
S10、
通过喷涂设备
对活塞萃取件表面以及内壁进行喷涂操作，
活塞预成品；
S11、将活塞预成品进行烧结，
后即得到所制备钢活塞。
说明书6页
CN 113996790 A
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1 .一种整体式钢活塞的注射成型方法，
其特征在于：
包括以下步骤：
S1、制作熔炼剂；
S2、按比例称取金属原料并将其置于熔炉中，
加入步骤S1制作的熔炼剂后制备得到合
金块；
S3、
将合金块置于研磨机中进行研磨操作，
得到合金粉末；
S4、制作粘黏剂A；
S5、将粘黏剂A、
合金粉末按比例加入到容器中，
将容器加热到200～300℃后恒温搅拌1
～2小时，
得到注射料；
S6、将注射料置于注射机内，
通过注射机向预先设置的模具内进行注射成型操作，
完成后，
静置20～30小时，
得到活塞坯件；
S7、将活塞坯件置于压力容器中，
以每分钟增加0 .1MPa的加压速率进行增压操作，
增压至300MPa；
然后以每分钟升高10℃的加热速率对压力容器进行加热，
加热至300℃后迅
得到活塞萃取件；
速将活塞坯件取出并快速冷却至室温，
S8、制作粘黏剂B；
S9、将粘黏剂B置于加热容器中加热至80～150℃，
按比例称取金属表面粉末并依次加
入到加热容器中，
搅拌均匀后得到表面喷涂料；
S10、将活塞萃取件加热到180～200℃，
然后将表面喷涂料加热至150～180℃后置于喷
涂设备中，
通过喷涂设备对活塞萃取件表面以及内壁进行喷涂操作，
得到活塞预成品；
S11、将活塞预成品放入加热容器中，
接着以每小时升温100～180℃的升温速率进行升
温操作，
达到1100～1200℃后恒温保持5～8小时；
将活塞预成品从加热容器中取出后置于
水中快速冷却至常温，
即得到所制备钢活塞。
2 .如权利要求1所述的整体式钢活塞的注射成型方法，
其特征在于：
所述步骤S1中的熔
炼剂由氟化钛钾、
氟硼酸钾、
草木灰、
石墨混合制成；
氟化钛钾、
氟硼酸钾、
草木灰、
石墨的体
积比为1～2:1～2:2～3:1～3。
3 .如权利要求2所述的整体式钢活塞的注射成型方法，
其特征在于：
所述步骤S2中的金
属原料包括TiC、
Si、
Mn、
Cr、
Ni、
Fe；
TiC、
Si、
Mn、
Cr、
Ni、
Fe的体积比为：
2～3:1～2:2～3:1:1:
22～25；
所述金属原料与熔炼剂的体积比为10：
1～2。
4 .如权利要求3所述的整体式钢活塞的注射成型方法，
其特征在于：
所述步骤S2具体包
括以下步骤：
S21、
将Fe置于熔炉中，
将熔炉加热至1500～1600℃；
S22、
在熔炉中加入熔炼剂并搅拌均匀；
S23、依次按比例加入TiC、Si、Mn、Cr、Ni，
待金属原料全部熔化后，
以100～200r/min的
转速搅拌20～30分钟，
冷却后得到合金块。
5 .如权利要求4所述的整体式钢活塞的注射成型方法，
其特征在于：
所述步骤S3中，
金粉末的粒径为0 .8～15μm。
6 .如权利要求5所述的整体式钢活塞的注射成型方法，
其特征在于：
所述步骤S4中，
黏剂A由正丁醇、亚乙基二次氮基四乙酸、共聚甲醛、
六偏磷酸钠、环己烷二甲醇混合制成，
正丁醇、
亚乙基二次氮基四乙酸、
共聚甲醛、
六偏磷酸钠、
环己烷二甲醇的体积比为：
3～5:1
～2:2～3:1:5～8。
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7 .如权利要求6所述的整体式钢活塞的注射成型方法，
其特征在于：
所述步骤S5中，
黏剂A与合金粉末的体积比为2～3:1。
8 .如权利要求7所述的整体式钢活塞的注射成型方法，
其特征在于：
所述步骤S8中，
黏剂B由VAE乳液、
丙烯酸辛酯、
十二烷基硫酸钠、
甘油、
羟苯乙酯混合制成，
VAE乳液、
丙烯酸
辛酯、
十二烷基硫酸钠、
甘油、
羟苯乙酯的体积比为:5～6:1～2:1～2:3～5:1～2。
9 .如权利要求8所述的整体式钢活塞的注射成型方法，
其特征在于：
所述步骤S9中，
属表面粉末由石墨烯粉末、氮化硅粉末、氮化硅粉末、碳粉末、
氧化铝粉末；
石墨烯粉末、氮
化硅粉末、氮化硅粉末、
碳粉末、
氧化铝粉末的体积比为：
3～5:2～5:1～3:1:2～3；
所述石
墨烯粉末、
氮化硅粉末、
氮化硅粉末、
碳粉末、
氧化铝粉末的粒径为0 .5～1μm。
10 .如权利要求9所述的整体式钢活塞的注射成型方法，
其特征在于：
所述步骤S9中，
黏剂B与金属表面粉末的体积比为3～4:1。
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一种整体式钢活塞的注射成型方法
技术领域
[0001] 本发明涉及活塞生产领域，
尤其涉及一种整体式钢活塞的注射成型方法。
背景技术
[0002] 当前欧美绝大部分重型柴油机都已经使用钢活塞。
2016年欧盟开始实施苛刻低碳
排放标准，
发动机行业汽油机活塞小型化趋势明显，
柴油机活塞则向钢质化发展。在我国，
钢质活塞用于内燃机行业才刚开始。根据发动机发展趋势，
在国Ⅴ、
国Ⅵ排放标准实施时，
钢质活塞将会得到极大的应用。
[0003] 为加强活塞头部的冷却效果，
钢质活塞一般都设计有复杂的内冷油道，
为保证钢
质活塞的高可靠性，
钢质活塞主流制造工艺采用活塞头部与裙部分别锻造加工，
然后再将
两者焊接形成内冷油道；
该生产方式在焊接时容易存在痕接缺陷或焊接颗粒，
降低了钢活
塞的生产质量；
同时整个工艺操作工序较多、生产耗时较久，
严重影响了钢活塞的生产效
从而制约了钢质活塞的高速发展。
发明内容
[0004] 本发明目的是针对上述问题，
提供一种提高活塞生产效率的整体式钢活塞的注射
成型方法。
[0005] 为了实现上述目的，
本发明的技术方案是：
一种整体式钢活塞的注射成型方法，
包括以下步骤：
S1、制作熔炼剂；
S2、按比例称取金属原料并将其置于熔炉中，
加入步骤S1制作的熔炼剂后制备得
到合金块；
S3、
将合金块置于研磨机中进行研磨操作，
得到合金粉末；
S4、制作粘黏剂A；
S5、将粘黏剂A、合金粉末按比例加入到容器中，
将容器加热到200～300℃后恒温
搅拌1～2小时，
得到注射料；
S6、
将注射料置于注射机内，
通过注射机向预先设置的模具内进行注射成型操作，
注射完成后，
静置20～30小时，
得到活塞坯件；
S7、
将活塞坯件置于压力容器中，
以每分钟增加0 .1MPa的加压速率进行增压操作，
直至增压至300MPa；
然后以每分钟升高10℃的加热速率对压力容器进行加热，
加热至300℃
后迅速将活塞坯件取出并快速冷却至室温，
得到活塞萃取件；
S8、制作粘黏剂B；
S9、将粘黏剂B置于加热容器中加热至80～150℃，
按比例称取金属表面粉末并依
次加入到加热容器中，
搅拌均匀后得到表面喷涂料；
S10、
将活塞萃取件加热到180～20

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