專利名稱：新型激光焊接鍛鋼結(jié)構(gòu)活塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種活塞，尤其是一種新型激光焊接鍛鋼結(jié)構(gòu)活塞。
背景技術(shù)：
近十幾年來，發(fā)動機設(shè)計、制造技術(shù)得以迅速提高，特別是柴油發(fā)動機都在向大功 率、高負(fù)荷方向發(fā)展，強化程度不斷提高，爆發(fā)壓力已超過20MPa，同時排放要求越來越嚴(yán) 格，原鋁質(zhì)活塞雖然有重量輕的優(yōu)點，但鋁材質(zhì)已逐漸不能滿足發(fā)動機高功率、高強化、低 排放的要求。為此，國內(nèi)外活塞設(shè)計制造商致力于設(shè)計開發(fā)既具有高可靠性又能滿足經(jīng)濟 型及排放要求的新型活塞，如液態(tài)模鍛陶瓷纖維結(jié)構(gòu)鋁活塞、鋼頂鋁裙結(jié)構(gòu)的擺體式鉸接 結(jié)構(gòu)活塞、鑄鐵活塞等，以上結(jié)構(gòu)設(shè)計都存在各種缺點，如液態(tài)模鍛陶瓷纖維結(jié)構(gòu)鋁活塞對 毛坯成型工藝要求高，特別是陶瓷纖維結(jié)構(gòu)，必須在高壓力下才能成型；擺體式鉸接結(jié)構(gòu) 活塞其活塞頭與活塞裙分開加工制造，通過活塞銷連接起來，活塞頭鍛鋼材料，活塞裙采用 鋁材料制造，因為活塞頭與活塞裙分開制造，增加了加工成本，并且難以形成封閉的冷卻油 腔，活塞冷卻效果差，同時因為需要更長的活塞銷進行連接，總體重量也有所增加，鑄鐵活 塞在制造過程中，對環(huán)境造成污染，內(nèi)冷油腔結(jié)構(gòu)也難以實現(xiàn)。 中國專利ZL02823630. 0公開了一種具有泄油槽的封閉室整體活塞，該活塞頭具 有一形成于其上表面的燃燒杯和在一環(huán)帶的外表面上形成的多個活塞環(huán)槽。在活塞頭內(nèi)形 成一機油冷卻室，該冷卻室是由燃燒杯的壁和環(huán)帶限定。該活塞具有結(jié)合的、不可動的活塞 裙，該活塞裙設(shè)成與活塞銷凸臺成整體并且在其上端被固定到活塞環(huán)帶?；钊h(huán)放置在每 個活塞環(huán)槽中，同時活塞頭還設(shè)有一泄油槽，該槽設(shè)置在最低的環(huán)槽的下面。該結(jié)構(gòu)，雖然 對缸套、活塞環(huán)及活塞間的機油控制起到一定作用，但還是有相當(dāng)數(shù)量的機油上行并繞過 氣環(huán)上竄至燃燒室，導(dǎo)致機油消耗高，不利于排放控制。 中國專利ZL200520087667. 6公開了一種焊接式鍛鋼整體活塞，其由鍛造成的活 塞環(huán)體與活塞本體經(jīng)加工后通過焊接固定成為活塞本體；在環(huán)槽與燃燒室之間的活塞本體
形成封閉冷卻油腔，冷卻油腔通過進、出油孔與外部相通；在環(huán)槽下方，活塞本體上方加工 有環(huán)形槽。該專利對機油消耗的控制或降低亦未提出明確的結(jié)構(gòu)性方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、降低機油耗，減
少發(fā)動機有害排放的新型激光焊接鍛鋼結(jié)構(gòu)活塞。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種新型激光焊接鍛鋼結(jié)構(gòu)活塞，它包括鍛造成的活塞環(huán)體與活塞本體；活塞環(huán)體與 活塞本體與激光焊接成型；在活塞環(huán)體與活塞本體間是封閉的冷卻油腔，冷卻油腔通過進、
出油孔與外部相通；在活塞環(huán)體下部設(shè)有油環(huán)槽，與油環(huán)槽位置相應(yīng)的活塞本體處設(shè)有環(huán) 形槽，所述油環(huán)槽與環(huán)形槽間設(shè)有環(huán)帶，環(huán)帶上設(shè)置若干連通油環(huán)槽與環(huán)形槽的回油孔。
—種新型激光焊接鍛鋼結(jié)構(gòu)活塞，它包括鍛造成的活塞環(huán)體與活塞本體；活塞環(huán)體與活塞本體與激光焊接成型；在活塞環(huán)體與活塞本體間是封閉的冷卻油腔，冷卻油腔通過進、出油孔與外部相通；在活塞環(huán)體下部設(shè)有油環(huán)槽，與油環(huán)槽位置相應(yīng)的活塞本體處設(shè)有環(huán)形槽，所述油環(huán)槽的下側(cè)面上設(shè)置若干個水平回油盲孔。 所述活塞環(huán)體與活塞本體同過焊接區(qū)和配合區(qū)連接，所述焊接區(qū)位于冷卻油腔上
部的活塞環(huán)體與活塞本體接觸處，焊接區(qū)為一圓柱面；所述配合區(qū)位于冷卻油腔下側(cè)部的活塞環(huán)體與活塞本體接觸處，配合區(qū)為一階梯面或齒形嚙合面。 所述活塞環(huán)體與活塞本體同過焊接區(qū)和配合區(qū)連接，所述焊接區(qū)位于冷卻油腔側(cè)
面的活塞環(huán)體與活塞本體接觸處，焊接區(qū)為一圓環(huán)面，所述配合區(qū)位于冷卻油腔下側(cè)部的活塞環(huán)體與活塞本體接觸處，配合區(qū)為一階梯面或齒形嚙合面。 所述活塞本體下部為內(nèi)腔，并設(shè)有銷孔，環(huán)形槽與活塞內(nèi)腔是不相通的；或者在垂
直銷孔方向與活塞內(nèi)腔是相通的。 所述環(huán)帶的直徑小于缸孔0. 8-3. 5mm。 所述回油孔的軸向方向與活塞中心線平行。 所述水平回油盲孔中心線在油環(huán)槽下側(cè)面上或高于油環(huán)槽下側(cè)面，該回油盲孔的
軸向方向與活塞中心線垂直。 所述活塞環(huán)體上還設(shè)有若干個氣環(huán)槽。 本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)，活塞環(huán)體與活塞本體分別鍛造加工后，活塞環(huán)體與活塞本體首先通過焊接區(qū)和配合區(qū)組合在一起，然后使用激光焊于焊接區(qū)焊接成型通過焊接成為一體，并形成封閉冷卻油腔，冷卻油腔的形成工藝簡化使活塞整體結(jié)構(gòu)剛度增加，特別是活塞環(huán)體部位熱態(tài)下變形小。油環(huán)槽以下活塞本體上方加工出環(huán)形槽，在油環(huán)槽與環(huán)形槽之間形成一直徑較細的環(huán)帶，環(huán)帶的直徑一般比缸孔直徑減小0. 8-3. 5mm，通過回油孔使油環(huán)槽與環(huán)形槽貫通，不僅減輕了重量，增加了活塞本體柔性，而且有利于油環(huán)槽部位機油回油，特別是油環(huán)槽底部的機油，通過回油孔直接回流到環(huán)形槽中；或通過油環(huán)槽側(cè)面的回油盲孔，經(jīng)油環(huán)槽下側(cè)直徑較細的環(huán)帶回流到環(huán)形槽中，防止由于機油壓力高導(dǎo)致機油上竄，有利于降低機油耗，減少發(fā)動機的有害排放。 本發(fā)明的有益效果是結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，成本低，污染少。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)的主視剖面圖；圖2是圖1的左視剖面圖3是本發(fā)明的立體示意圖。
其中1.活塞環(huán)體，2.燃燒室，3.焊接區(qū)，4.油環(huán)槽，5.回油孔，6.冷卻油腔，7.活塞本體，8.銷孔，9.環(huán)形槽，IO.配合區(qū)，ll.氣環(huán)槽，12.進、出油孔13.環(huán)形槽，14.內(nèi)腔，15.回油盲孔。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
實施例1 :如附圖1、圖2所示，新型激光焊接鍛鋼結(jié)構(gòu)活塞，其包括鍛造成的活塞環(huán)體1與活塞本體7，活塞環(huán)體1與活塞本體7首先通過焊接區(qū)3和配合區(qū)10組合在一起，并使用激光通過焊接區(qū)3焊接成型；在活塞本體7上部加工形成燃燒室2，活塞環(huán)體1外圓加工形成環(huán)槽(包括下部的油環(huán)槽4和上部若干個的氣環(huán)槽11)，并在環(huán)槽與燃燒室2之間形成封閉的冷卻油腔6，冷卻油腔6通過進、出油孔12與外部或內(nèi)腔14相通，活塞本體7側(cè)面與活塞環(huán)體1接觸處位置加工有環(huán)形槽9，油環(huán)槽4與環(huán)形槽9間設(shè)有環(huán)帶，在環(huán)帶上設(shè)有若干戈回油孔5，油環(huán)槽4與環(huán)形槽9通過回油孔5相通。 焊接區(qū)3位于冷卻油腔6上部的活塞環(huán)體1與活塞本體7接觸處，焊接區(qū)為一圓柱面；或者根據(jù)不同的焊接工藝，焊接區(qū)位于冷卻油腔6側(cè)面的活塞環(huán)體1與活塞本體7接觸處，焊接區(qū)3為一圓環(huán)面，使活塞本體7與活塞環(huán)體1焊接成為一個整體，此結(jié)構(gòu)環(huán)槽的環(huán)形焊接面可適當(dāng)下移。 配合區(qū)10位于冷卻油腔6與環(huán)槽之間，配合區(qū)IO設(shè)計為一階梯結(jié)構(gòu)或齒形嚙合結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)也可以根據(jù)工藝需要和設(shè)計要求設(shè)計成其它結(jié)構(gòu)，主要是能夠密封冷卻油腔6即可。 油環(huán)槽4以下活塞本體7上方加工出環(huán)形槽9，在油環(huán)槽4與環(huán)形槽9之間形成一直徑較細的環(huán)帶，通過兩個或多個回油孔5使油環(huán)槽4與環(huán)形槽9貫通，有利于油環(huán)槽4部位特別是油環(huán)槽4底部的機油回流到環(huán)形槽9，回油孔5的軸向方向與活塞中心線平行，
本發(fā)明生產(chǎn)步驟及方法是，分別鍛造出活塞環(huán)體1毛坯、活塞本體7毛坯；分別對活塞環(huán)體1毛坯及活塞本體7毛坯進行熱處理；分別對活塞環(huán)體1毛坯及活塞本體7毛坯進行粗加工，加工出冷卻油腔6及焊接端面及配合端面，然后將活塞環(huán)體1與活塞本體7通過焊接端面和配合端面裝配成為一個整體，最后用激光焊將焊接端面焊接使之成為一個整體；然后分別加工出燃燒室2，環(huán)槽(油環(huán)槽4，氣環(huán)槽11)，進、出油孔12、環(huán)形槽9，回油孔5、銷孔8等部位；最后對活塞表面進行磷化或石墨化等表面處理。
活塞環(huán)體1、活塞本體7由可鍛造的鋼材制成。
焊接采用激光焊接焊接成型。
實施例2 :
在本實施例中，也可以設(shè)計若干回油盲孔15，回油盲孔15設(shè)置在油環(huán)槽4的下側(cè)面上回油盲孔15中心線在油環(huán)槽4下側(cè)面上或高于油環(huán)槽14下側(cè)面，該回油盲孔15的軸向方向與活塞中心線垂直。油環(huán)槽4部位特別是底部的機油經(jīng)油環(huán)槽4下側(cè)的回油盲孔15及直徑較細的環(huán)帶回流到環(huán)形槽9中。其余與實施例1相同，不再贅述。
實施例3 :
與實施例1不同的是在活塞環(huán)槽下方，活塞本體7上方加工的環(huán)形槽9在垂直銷孔8方向與活塞內(nèi)腔14是相通的。
其余與實施例1相同，在此不再贅述。
權(quán)利要求
一種新型激光焊接鍛鋼結(jié)構(gòu)活塞，它包括鍛造成的活塞環(huán)體與活塞本體；活塞環(huán)體與活塞本體與激光焊接成型；在活塞環(huán)體與活塞本體間是封閉的冷卻油腔，冷卻油腔通過進、出油孔與外部或內(nèi)腔相通；在活塞環(huán)體下部設(shè)有油環(huán)槽，與油環(huán)槽位置相應(yīng)的活塞本體處設(shè)有環(huán)形槽，其特征是，所述油環(huán)槽與環(huán)形槽間設(shè)有環(huán)帶，環(huán)帶上設(shè)置若干連通油環(huán)槽與環(huán)形槽的回油孔。
2. —種新型激光焊接鍛鋼結(jié)構(gòu)活塞，它包括鍛造成的活塞環(huán)體與活塞本體；活塞環(huán)體 與活塞本體與激光焊接成型；在活塞環(huán)體與活塞本體間是封閉的冷卻油腔，冷卻油腔通過 進、出油孔與外部或內(nèi)腔相通；在活塞環(huán)體下部設(shè)有油環(huán)槽，與油環(huán)槽位置相應(yīng)的活塞本體 處設(shè)有環(huán)形槽，其特征是，所述油環(huán)槽的下側(cè)面上設(shè)置若干個水平回油盲孔。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的新型激光焊接鍛鋼結(jié)構(gòu)活塞，其特征是，所述活塞環(huán)體與活 塞本體同過焊接區(qū)和配合區(qū)連接，所述焊接區(qū)位于冷卻油腔上部的活塞環(huán)體與活塞本體接 觸處，焊接區(qū)為一圓柱面；所述配合區(qū)位于冷卻油腔下側(cè)部的活塞環(huán)體與活塞本體接觸處， 配合區(qū)為一階梯面或齒形嚙合面。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的新型激光焊接鍛鋼結(jié)構(gòu)活塞，其特征是，所述活塞環(huán)體與活 塞本體同過焊接區(qū)和配合區(qū)連接，所述焊接區(qū)位于冷卻油腔側(cè)面的活塞環(huán)體與活塞本體接 觸處，焊接區(qū)為一圓環(huán)面，所述配合區(qū)位于冷卻油腔下側(cè)部的活塞環(huán)體與活塞本體接觸處， 配合區(qū)為一階梯面或齒形嚙合面。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的新型激光焊接鍛鋼結(jié)構(gòu)活塞，其特征是，所述活塞本體下部 設(shè)有銷孔，環(huán)形槽與活塞內(nèi)腔是不相通的；或者在垂直銷孔方向與活塞內(nèi)腔是相通的。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的新型激光焊接鍛鋼結(jié)構(gòu)活塞，其特征是，所述環(huán)帶的直徑小 于缸孔0. 8-3. 5mm。
7. 如權(quán)利要求1所述的新型激光焊接鍛鋼結(jié)構(gòu)活塞，其特征是，所述回油孔的軸向方 向與活塞中心線平行。
8. 如權(quán)利要求2所述的新型激光焊接鍛鋼結(jié)構(gòu)活塞，其特征是，所述水平回油盲孔中 心線在油環(huán)槽下側(cè)面上或高于油環(huán)槽下側(cè)面，該回油盲孔的軸向方向與活塞中心線垂直。
9. 如權(quán)利要求1或2所述的新型激光焊接鍛鋼結(jié)構(gòu)活塞，其特征是，所述活塞環(huán)體上還 設(shè)有若干個氣環(huán)槽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型激光焊接鍛鋼結(jié)構(gòu)活塞，它包括鍛造成的活塞環(huán)體與活塞本體；活塞環(huán)體與活塞本體與激光焊接成型；在活塞環(huán)體與活塞本體間是封閉的冷卻油腔，冷卻油腔通過進、出油孔與外部相通；在活塞環(huán)體下部設(shè)有油環(huán)槽，與油環(huán)槽位置相應(yīng)的活塞本體處設(shè)有環(huán)形槽，所述油環(huán)槽與環(huán)形槽間設(shè)有環(huán)帶，環(huán)帶上設(shè)置若干連通油環(huán)槽與環(huán)形槽的回油孔?；蛟谒鲇铜h(huán)槽的下側(cè)面上設(shè)置若干個水平回油盲孔。本發(fā)明減輕了活塞重量，增加了活塞本體柔性；回油孔或水平回油盲孔有利于油環(huán)槽部位機油回流，特別是油環(huán)槽底部的機油，防止由于機油壓力高導(dǎo)致機油上竄，有利于降低機油耗，減少發(fā)動機的有害排放。
文檔編號F02F3/22GK101793205SQ201010134820
公開日2010年8月4日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者張慶遠, 林風(fēng)華, 王世利, 石小明, 郭書剛, 郭偉, 馬呈新, 馬學(xué)軍 申請人:山東濱州渤?；钊煞萦邢薰?br>