一種活塞及發(fā)動機及活塞制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動機技術領域，尤其是涉及一種活塞及發(fā)動機及活塞制造方法。
【背景技術】
[0002]參見圖1，圖1為現(xiàn)有鋁合金活塞的結構示意圖。目前，發(fā)動機向著高燃爆、高功率密度、高可靠性和高耐久性的性能方向發(fā)展，因此，鋁合金活塞本體1的頂面101承受的熱負荷也越來越高，在其工作溫度360°C左右時極易產(chǎn)生疲勞開裂失效。因此，需要對鋁合金活塞本體1的頂面101進行局部增強。為了保證活塞頂面101的耐熱性能，目前較常見的技術措施有:一是提高活塞整體耐熱性能，采用整體鑄鋼或鍛鋼材料技術，二是活塞頂面氧化或噴涂陶瓷，形成一層隔熱層，降低鋁基體的工作溫度。
[0003]針對第一種措施:活塞由整體鑄鋼或鍛鋼制成，由于鑄鋼或鍛鋼材料的密度大，因此，制成的活塞慣性力大，造成發(fā)動機能耗明顯增加，這種活塞不適合用于高中速柴油發(fā)動機的工況；
[0004]針對第二種措施:活塞頂面氧化或噴涂陶瓷。其主要缺點是活塞頂面氧化或噴涂陶瓷的材料與鋁基體線膨脹系數(shù)差別大，隔熱層易開裂。
[0005]因此，如何在不明顯增加發(fā)動機能耗的前提下，提高發(fā)動機活塞的耐熱性是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的第一個目的是提供一種活塞，以實現(xiàn)不明顯增加發(fā)動機能耗的如提下，提尚發(fā)動機活塞的耐熱性。
[0007]本發(fā)明的第二個目的是提供一種發(fā)動機。
[0008]本發(fā)明的第三個目的是提供一種活塞制造方法。
[0009]為了實現(xiàn)上述第一個目的，本發(fā)明提供了如下方案:
[0010]—種活塞，包括招制的活塞本體，還包括鑲嵌在所述活塞本體上的高鎳鑄鐵制成的鑲嵌件；
[0011 ]所述鑲嵌件包括活塞頂面鑲件和第一環(huán)槽鑲件；
[0012]其中，所述活塞頂面鑲件鑲嵌在所述活塞本體的頂端且延伸至燃燒室的口沿上，所述第一環(huán)槽鑲件鑲嵌在所述活塞本體的第一環(huán)槽內(nèi)。
[0013 ]優(yōu)選地，在上述活塞中，所述活塞頂面鑲件和所述第一環(huán)槽鑲件為一體式。
[0014]優(yōu)選地，在上述活塞中，所述鑲嵌件與制得所述活塞本體的鋁合金熔液通過擠壓成形制成所述活塞。
[0015]優(yōu)選地，在上述活塞中，所述鑲嵌件為通過滲鋁處理的鑲嵌件。
[0016]優(yōu)選地，在上述活塞中，所述第一環(huán)槽鑲件的內(nèi)表面的頂端處設置有第一內(nèi)凹部；
[0017]所述活塞頂面鑲件的內(nèi)表面的底端上設置有第二內(nèi)凹部；
[0018]所述第一內(nèi)凹部和所述第二內(nèi)凹部用于扣住所述活塞本體。
[0019]優(yōu)選地，在上述活塞中，所述鑲嵌件上開有排氣槽；
[0020]所述排氣槽設置在所述活塞頂面鑲件的頂部和所述第一環(huán)槽之間。
[0021]從上述的技術方案可以看出，本發(fā)明提供的活塞，包括鋁制的活塞本體，還包括鑲嵌在活塞本體上的高鎳鑄鐵制成的鑲嵌件;鑲嵌件包括活塞頂面鑲件和第一環(huán)槽鑲件。由于高鎳鑄鐵材料熱膨脹系數(shù)非常接近鑄造鋁合金材料，因此，在活塞工作溫度下鑲嵌件能夠保持和活塞本體很好結合，確保成為一個整體。且高鎳鑄鐵材料強度高，500°C以下的工作溫度對其強度無影響，因此，高鎳鑄鐵材料制成的鑲嵌件能夠提高活塞頂部的耐熱性。由于高鎳鑄鐵材料鑲嵌件體積較小，對活塞重量增加不多，因此，鑲嵌件在不明顯增加發(fā)動機能耗。即本發(fā)明公開的活塞在不明顯增加發(fā)動機能耗的前提下，較大提高了發(fā)動機活塞的耐熱性。滿足高燃爆、高功率密度發(fā)動機活塞要求。
[0022]為了實現(xiàn)上述第二個目的，本發(fā)明提供了如下方案:
[0023]—種發(fā)動機，包括發(fā)動機本體，還包括安裝在所述發(fā)動機本體上的上述任意一項所述的活塞。
[0024]由于本發(fā)明提供的發(fā)動機包括上述任意一項所述的活塞，因此，活塞所具有的有益效果均是本發(fā)明提供的發(fā)動機所包含的。
[0025]為了實現(xiàn)上述第三個目的，本發(fā)明提供了如下方案:
[0026]—種活塞制造方法，包括以下步驟:
[0027]步驟A:制得高鎳鑄鐵制成的鑲嵌件，且所述鑲嵌件包括活塞頂面鑲件和第一環(huán)槽懷件；
[0028]步驟B:將所述鑲嵌件放置于模具內(nèi)，并將鋁合金熔液通過擠壓成形的方式注入所述模具內(nèi)，得到上述任一項所述的活塞。
[0029]優(yōu)選地，在上述活塞制造方法中，在步驟A和B之間還包括步驟C:
[0030]將所述鑲嵌件做滲鋁處理。
[0031]從上述的技術方案可以看出，本發(fā)明提供的活塞制造方法，先制得高鎳鑄鐵制成的鑲嵌件，且鑲嵌件包括活塞頂面鑲件和第一環(huán)槽鑲件;接著將鑲嵌件放置于鋁合金熔液的頂部，將鋁合金熔液通過擠壓成形的方式注入模具內(nèi)，制得活塞。由于高鎳鑄鐵材料熱膨脹系數(shù)非常接近鑄造鋁合金材料，因此，在活塞工作溫度下鑲嵌件能夠保持和活塞本體很好結合，確保成為一個整體。且高鎳鑄鐵材料強度高，500°C以下的工作溫度對其強度無影響，因此，尚銀鑄鐵材料制成的懷嵌件能夠提尚活塞頂部的耐熱性。由于尚銀鑄鐵材料懷嵌件體積較小，對活塞重量增加不多，因此，鑲嵌件增加能耗較少，并沒有明顯增加發(fā)動機能耗。即本發(fā)明公開的活塞在沒有明顯增加發(fā)動機能耗的前提下，較大提高了發(fā)動機活塞的耐熱性。滿足高燃爆、高功率密度發(fā)動機活塞要求。此外，采用擠壓成形，提高與鋁基體材料的粘接性能和鋁基體材料的力學性能。
【附圖說明】
[0032]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0033]圖1為現(xiàn)有技術提供的活塞的結構示意圖；
[0034]圖2為本發(fā)明提供的活塞的結構示意圖；
[0035]圖3為本發(fā)明提供的活塞毛坯結構示意圖；
[0036]圖4為本發(fā)明提供的鑲嵌件的主視結構圖；
[0037]圖5為本發(fā)明提供的鑲嵌件的俯視結構圖；
[0038]圖6為本發(fā)明提供的活塞制造方法的流程圖；
[0039]圖7為本發(fā)明提供的另一活塞制造方法的流程圖。
[0040]其中，圖1-7中:
[0041 ] 活塞本體1、鑲嵌件2、活塞頂面鑲件201、第二內(nèi)凹部20101、第一環(huán)槽鑲件202、第一內(nèi)凹部20201、排氣槽203、燃燒室3、口沿301。
【具體實施方式】
[0042]為了使本領域的技術人員更好的理解本發(fā)明的技術方案，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0043]名詞解釋:
[0044]高鎳鑄鐵材料:FeNi 15Cu6Cr2，是一種高鎳(約15 % )高銅(約6 % )的奧氏體鑄鐵材料。其特點是:
[0045](a)熱膨脹系數(shù)和共晶鋁硅合金材料相近，在工作溫度條件下，保持與鋁合金相同的膨脹量；
[0046](b)良好的耐磨性能和強度性能(500°C以下的工作溫度對強度無影響)；
[0047](c)良好的金屬間粘接性能使其與鋁合金有效粘接；
[0048](d)顯著的奧式體基體組織穩(wěn)定性，在500°C以下不發(fā)生組織轉變；
[0049](e)良好的鑄造性能，機加工性能。
[0050]實施例一
[0051]請參閱圖2-圖5，為本發(fā)明提供的活塞的結構示意圖。
[0052]本發(fā)明公開了一種活塞，包括鋁制的活塞本體1，還包括鑲嵌在活塞本體1上的高鎳鑄鐵制成的鑲嵌件2;
[0053]鑲嵌件2包括活塞頂面鑲件201和第一環(huán)槽鑲件202，其中，活塞頂面鑲件201鑲嵌在活塞本體1的頂端且延伸至燃燒室3的口沿301上，第一環(huán)槽鑲件202鑲嵌在活塞本體1的第一環(huán)槽內(nèi)。
[0054]需要說明的是，活塞工作時，燃燒室3的底端溫度較低，工作溫度下對燃燒室3的底端強度影響不大，僅燃燒室3的口沿301處溫度較高，因此，本發(fā)明的活塞頂面鑲件201僅覆蓋活塞本體1的頂端和燃燒室3的口沿301，相對于活塞頂面鑲件201覆蓋整個燃燒室3表面及活塞本體1的頂端的方式，本發(fā)明的方式具有以下3個優(yōu)點:(1)減少了活塞頂面鑲件201的體積，減輕了活塞頂面鑲件201的重量，進而降低了發(fā)動機能耗；(2)減小了活塞頂面鑲件201的覆蓋面積，降低了工藝難度；(3)減少了活塞頂面鑲件201的體積，節(jié)省了材料，降低了成本。
[0055]活塞本體1的頂端是指活塞本體1的頂面除了燃燒室3表面的部分；
[0056]燃燒室3的口沿301是指燃燒室3的表面的頂端部分，與活塞本體1的頂端相連。
[0057]本發(fā)明提供的活塞，由于高鎳鑄鐵材料熱膨脹系數(shù)非常接近鑄造鋁合金材料，因此，在活塞工作溫度下鑲嵌件2能夠保持和活塞本體1很好結合，確保成為一個整體，避免了活塞本體1和鑲嵌件2的分離。且高鎳鑄鐵材料強度高，500°C以下的工作溫度對其強度無影響，因此，尚銀鑄鐵材料制成的懷嵌件2能夠提尚活塞頂部的耐熱性。
[0058]此外，由于高鎳鑄鐵材料鑲嵌件2體積小，對活塞重量增加不多，因此，鑲嵌件2增加的能耗較少，并沒有明顯增加發(fā)動機能耗。即本發(fā)明公開的活塞在沒有明顯增加發(fā)動機能耗的前提下，提高了發(fā)動機活塞的耐熱性。滿足高燃爆、高功率密度發(fā)動機活塞要求。
[0059]由于高鎳鑄鐵材料的耐磨性好，活塞的第一環(huán)槽鑲件202采用高鎳鑄鐵材料制成，增加了第一環(huán)槽鑲件202的耐磨性。
[0060]實施例二
[0061 ]在本發(fā)明提供又一實施例中，本實施例中的活塞和實施例一中的活塞結構類似，對相同之處就不再贅述了，僅介紹不同之處。
[0062]在本實施例中，公開了活塞頂面鑲件201和第一環(huán)槽鑲件202為一體式。相比于第一環(huán)槽鑲嵌件2和活塞頂部鑲嵌件2單獨成形，本發(fā)明公開的方案更簡單，且節(jié)省成本。
[0063]為了提高鑲嵌件2與活塞本體1的連接牢固度，第一環(huán)槽鑲件202的內(nèi)表面的頂端處設置有第一內(nèi)凹部20201，第一內(nèi)凹部20201沿鑲嵌件