本實用新型涉及發(fā)動機零部件的制造領(lǐng)域，具體說是一種鈦金屬活塞，其主要適用于大功率內(nèi)燃機。

背景技術(shù)：
在內(nèi)燃機(汽油機、柴油機、煤氣機的統(tǒng)稱)中，活塞被稱為內(nèi)燃機的“心臟”，它是一個在高溫、高壓摩擦下承受反復交變載荷的關(guān)鍵運動件，是工作強度最大的零件之一，所處的工作環(huán)境最為惡劣。內(nèi)燃機活塞頂部與高溫、高壓燃氣接觸，工作溫度高，熱負荷大;其裙部與氣缸壁接觸，處于高速運動狀態(tài)，潤滑條件差。一般活塞頂部溫度可達300℃以上，根據(jù)不同的機型，工作壓力3MPa~15MPa，平均移動速度6m/s~15m/s。故要求活塞材料具備以下幾點：具有高溫強度，比較小的熱膨脹系數(shù)以便使活塞與氣缸之間在各種情況下都有合適的間隙并且減少機器運行的噪聲，吸熱性差，導熱性好，密度要小，以減少活塞的質(zhì)量和運動的慣力，具有良好的耐腐蝕、耐磨和低摩擦系數(shù)，降低摩擦損失延長用壽命。鈦鈦合金的密度4.51g/cm3，質(zhì)量是鋁合金的1.67倍，是鑄鐵的60%；強度是鋁合金3~4倍，是鑄鐵1.5倍；在高溫高壓的條件下，鈦合金與鋁合金和鑄鐵有很大優(yōu)勢。鈦合金高溫強度優(yōu)于鋁合金和鑄鐵，膨脹系數(shù)低，在2.4*10-9℃，鋁合金熱膨脹系數(shù)在1.881*10-5℃，鑄鐵在1.2*10-5℃。用來制造內(nèi)燃機活塞，可以彌補鋁合金、鑄鐵的不足。鈦金屬活塞結(jié)構(gòu)能夠使活塞提高強度、減輕重量50%、減少了慣性力，提高了抗熱負荷能力，能承受較高的爆發(fā)壓力，可以提高升功率。升功率（kw/l）體現(xiàn)發(fā)動機品質(zhì)高低主要是看動力性和經(jīng)濟性，也就是說發(fā)動機要具有較好的功率、良好的加速性和較低的燃料消耗量。薄壁的鈦金屬裙，能補償不均勻的熱變形，裙部與缸套間的配缸間隙小，導向性能非常好，降低噪音。鈦合金可以通過技術(shù)處理得到優(yōu)良的耐腐蝕、耐磨損的金屬陶瓷表面。內(nèi)燃機活塞的結(jié)構(gòu)比較復雜，采用常規(guī)機械加工和鑄造方法制作鈦合金活塞比較困難。單純鈦合金可以采用鍛造和精密鑄造方法制作，但材料利用率很低，制造成本高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的是提供一種鈦金屬活塞，從根本上解決了現(xiàn)有制造工藝繁瑣、效率低、制造成本高的缺陷，其能夠有效提高內(nèi)燃機效率，延長用壽命。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了如下技術(shù)方案：該鈦金屬活塞，包括帶有凹弧坑的活塞頂、活塞銷孔管座、筒狀活塞裙以及活塞銷孔管，活塞裙上對稱設有一對活塞銷孔，其技術(shù)要點是：所述鈦金屬活塞由活塞頂、活塞銷孔管座、活塞裙以及加強筋焊接而成，活塞頂焊接在活塞裙一端，一對活塞銷孔管相對焊接在活塞裙內(nèi)，活塞銷孔管由活塞銷孔管支撐焊接在活塞銷孔內(nèi)側(cè)。本實用新型還提供了一種鈦金屬活塞的制造方法，其技術(shù)要點是，包括以下步驟：步驟1）采用等溫模鍛工藝，在860℃±10℃、5．5×10-4s·-1恒應變速率下、60％大變形進行等溫鍛造；雙重退火；900℃±10℃保溫4h，590℃±10℃保溫4h制造活塞頂；步驟2）采用穿壓工藝，在800℃~850℃，變形率30%~50%；退火溫度820℃保溫2h，用鈦金屬棒材制造活塞裙；步驟3）采用氬弧焊、等離子或電子束焊接工藝組裝活塞；步驟4）650℃~700℃保溫0.2~4h，500℃~550℃保溫0.5~5h；對活塞焊接坯進行兩次應力退火；步驟5）對活塞成品進行滲氮、滲硫處理后，即得成品。本實用新型的有益效果：用金屬鈦替代傳統(tǒng)的耐熱鑄鐵制造大功率內(nèi)燃機活塞，活塞工況特點是不同部位功能不同，采用分體加工零件組焊成型工藝，用合適的材料及工藝方法制造零件，分別制作后組焊成活塞毛坯，再進行機械加工制成鈦金屬活塞半成品，再進行表面處理完成活塞的產(chǎn)品制造，降低了材料成本，簡化了制造的工藝流程。借助模鍛、軋制、拉拔、焊接、CNC、硫化等組合工藝，將活塞的制坯、加工簡化，工藝性完整、流暢，適合進行流水作業(yè)、規(guī)模生產(chǎn)。有效節(jié)省了昂貴的鈦合金原材料，降低了加工設備等級，減少工時消耗，從而為低成本的規(guī)模生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。利用鈦合金比強度高的特點和可以表面處理減少摩擦系數(shù)的特點，內(nèi)燃機采用鈦金屬活塞后，不但提高了升功率、節(jié)約了能源，而且有效降低了內(nèi)燃機運行過程的噪聲，同等條件下提高了內(nèi)燃機的功率輸出，延長活塞使用壽命。附圖說明圖1為本實用新型的分解結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記說明：1活塞銷孔、2活塞銷孔管、3活塞銷孔管座、4活塞頂、5活塞裙。具體實施方式以下結(jié)合圖1，通過具體實施例詳細說明本實用新型的內(nèi)容。該鈦金屬活塞包括帶有凹弧坑的活塞頂、活塞銷孔管座、筒狀活塞裙以及活塞銷孔管，活塞裙上對稱設有一對活塞銷孔，其特征在于：所述鈦金屬活塞由活塞頂、活塞銷孔管座、活塞裙以及加強筋焊接而成，活塞頂焊接在活塞裙一端，一對活塞銷孔管相對焊接在活塞裙內(nèi)，活塞銷孔管由活塞銷孔管支撐焊接在活塞銷孔內(nèi)側(cè)。該鈦金屬活塞的制造方法，包括以下步驟：步驟1）用鈦金屬棒材裁切、拉伸粗加工成活塞頂坯，采用等溫模鍛工藝，在860℃±10℃、5.5×10-4s·-1恒應變速率下、60％大變形進行等溫鍛造；900℃±10℃保溫4h，590℃±10℃保溫4h，雙重退火，制成活塞頂備用；步驟2）用鈦金屬棒材裁切、拉伸粗加工成活塞裙坯，采用穿壓工藝，在800℃~850℃保溫1~3h；穿孔后，擴孔軋管變形率30%~50%；退火溫度820℃保溫2h，制成活塞裙備用；步驟3）采用機械加工工藝，用鈦金屬棒材制作活塞孔管座，用鈦合金方條制作加強筋；步驟4）活塞頂部與活塞裙組裝焊接成為一體，在活塞裙上機械加工活塞孔管座孔，組裝活塞管座并且焊接牢固，組裝管座加強筋并且焊接牢固；步驟5）0.1Pa~1.0Pa真空650℃~700℃保溫0.2~4h，0.1Pa~1.0Pa真空500℃~550℃保溫0.5~5h；對活塞焊接坯進行兩次應力退火；步驟6）對活塞成品進行滲氮、滲硫處理后，即得成品。鈦及鈦合金材料，可選用TC11，TC15，TC4，TA2，HST2425等，具有高溫強度優(yōu)良、抗蠕變性能佳、冷熱加工性能好等特點。