一種整體鍛鋼活塞的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種活塞，尤其是一種整體鍛鋼活塞。
【背景技術(shù)】
[0002]近十幾年來，發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)得以迅速提高，特別是柴油發(fā)動機(jī)都在向大功率、高負(fù)荷方向發(fā)展，強(qiáng)化程度不斷提高，爆發(fā)力已經(jīng)超過20MPa，同時排放要求越來越嚴(yán)格，原鋁制活塞雖然有重量輕的優(yōu)點(diǎn)，但是鋁合金材料只能在350°C下穩(wěn)定工作，雖然采取了多種強(qiáng)化措施，如:第一環(huán)槽鑲高鎳奧氏體環(huán)座、第一環(huán)槽進(jìn)行激光淬火，以提高環(huán)槽抗磨損能力，燃燒室喉口鑲陶瓷復(fù)合材料、燃燒室喉口進(jìn)行激光重熔細(xì)化。以提高燃燒室抗裂能力，但鋁活塞仍然難以滿足歐IV、歐V標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動機(jī)要求。所以現(xiàn)在很多公司都在選用鋼鐵材料替代鋁合金材料，特別是鍛鋼活塞材料的開發(fā)代表了當(dāng)前活塞發(fā)展的方向，所以鋁材質(zhì)已逐漸不能滿足發(fā)動機(jī)高功率、高強(qiáng)度、低排放的要求。為此國內(nèi)外活塞設(shè)計(jì)制造商致力于設(shè)計(jì)開發(fā)既具有高可靠性又能滿足經(jīng)濟(jì)性及排放要求的新型活塞，如液態(tài)模鍛陶瓷纖維結(jié)構(gòu)活塞、鋼頂鋁裙結(jié)構(gòu)的擺體式鉸接活塞、鑄鐵活塞等，以上結(jié)構(gòu)都存在一定的缺點(diǎn)，如液態(tài)模鍛陶纖維結(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，活塞裙由于壁厚差太大，鑄造廢品率較高，增加了成本，并且難以形成封閉的油腔，活塞冷卻效果較差，同時因?yàn)樾枰L的活塞銷進(jìn)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)難以實(shí)現(xiàn)，活塞的重量難以控制。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題，就是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、油耗低的整體鍛鋼活塞，該活塞可以減少發(fā)動機(jī)的有害排放，安全可靠。
[0004]本方案是通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的:該整體鍛鋼活塞包括活塞頭部和活塞裙部，活塞頭部和活塞裙部之間形成封閉的冷卻油腔，冷卻油腔通過進(jìn)、出油孔與外部相通，活塞的環(huán)槽全部設(shè)在活塞裙部上，所述環(huán)槽包括位置在上的兩個氣環(huán)槽和位置在下的一個油環(huán)槽，銷座設(shè)在活塞裙部上，所述銷座上端與活塞頭部的下端通過過盈配合連接在一起；活塞頭部上端外圓部分或全部與活塞裙部火力岸(第一環(huán)槽到活塞頂?shù)牟糠?上端內(nèi)腔形成過盈配合，在活塞頂面有單面焊縫。
[0005]上述活塞頭部上端外圓部分或全部與活塞裙部火力岸上端內(nèi)腔之間過盈配合的過盈量為0.12-0.15 mm。
[0006]在油環(huán)槽下方設(shè)有環(huán)形槽，環(huán)形槽與油環(huán)槽之間形成一環(huán)帶，環(huán)帶直徑比缸孔直徑小l~3mm，環(huán)帶上設(shè)有至少一個連通油環(huán)槽與環(huán)形槽的回油孔，或者在油環(huán)槽下表面上設(shè)置水平回油盲孔。通過回油孔使油環(huán)槽與環(huán)形槽貫通，不僅減輕了重量，增加了裙部柔性，而且有利于油環(huán)槽部位的機(jī)油回油，特別是油環(huán)槽底部的機(jī)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)過油環(huán)槽下側(cè)面直徑較小的環(huán)帶回流到環(huán)形槽中，防止由于機(jī)油壓力高導(dǎo)致機(jī)油上竄，有利于降低機(jī)油耗，減少發(fā)動機(jī)的有害排放。
[0007]上述回油孔與活塞軸線呈15° -25°的夾角。
[0008]上述回油孔與活塞軸線呈20°的夾角。
[0009]上述回油孔設(shè)置在靠近活塞短軸的位置。
[0010]上述水平回油盲孔設(shè)置在靠近活塞長軸的位置，水平回油盲孔的中心線在油環(huán)槽下側(cè)面或高于油環(huán)槽下側(cè)面，該回油盲孔的軸向方向與活塞中心線垂直。
[0011]上述環(huán)形槽與活塞內(nèi)腔不通或者在垂直銷孔方向相通。
[0012]為減少銷軸的磨損，在上述銷座上設(shè)有銷孔，在銷孔中鑲?cè)脘N孔襯套。
[0013]上述銷孔縱截面為雙曲線形，活塞在工作過程中，活塞銷因受活塞桿壓力作用而向上彎曲，銷孔會受到活塞銷的作用力，如果銷孔為直線形，很容易導(dǎo)致銷座疲勞開裂，此方案將銷孔設(shè)計(jì)為雙曲線形，可以降低應(yīng)力集中，有效防止因過高的壓力造成的銷孔開
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[0014]本申請技術(shù)方案的有益效果:
[0015]1、在活塞銷座上方和活塞頂面處過盈配合、在頂面過盈配合面進(jìn)行焊接。焊縫容易清理，在發(fā)動機(jī)工作過程中不會出現(xiàn)硬質(zhì)磨粒，減少拉缸的機(jī)會。由于活塞在缸體中運(yùn)動，活塞環(huán)對環(huán)槽上側(cè)面會有很大的拉力，特別是第一環(huán)槽積碳嚴(yán)重時，本實(shí)用新型焊接部位在活塞頂面處，環(huán)槽與裙部為一個整體，活塞環(huán)槽的強(qiáng)度得以提高，從而避免活塞脫頂現(xiàn)象的發(fā)生?；钊附硬课皇紫炔捎眠^盈配合，過盈量在0.12~0.15 mm范圍內(nèi)，在活塞工作過程中隨著活塞頭部溫度的提高，活塞頭部與裙部的過盈量會進(jìn)一步增大，活塞頂面只受壓應(yīng)力，因此，焊接部位在頂面處對焊接的要求不是很高，用普通焊接、氬弧焊、激光焊等就可以完成，降低了成本和能源消耗。雙過盈配合+焊接多重措施，對活塞的可靠性提供了多重保護(hù)，并提高了活塞的整體性能；
[0016]2、活塞裙部采用無定位止口設(shè)計(jì)，可以使活塞裙部壁厚更薄，長軸與缸體的接觸面更小，從而使活塞重量更輕量化，以減少活塞往復(fù)運(yùn)動使得慣性力，增加活塞裙部的柔性，活塞與缸孔的配合間隙更小。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】的正面剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】的側(cè)面剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】的仰視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4為本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖5為活塞頭部的毛坯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖6為活塞裙部的毛坯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中:1_活塞頭部，2_活塞裙部，3_冷卻油腔，4_過盈面，5_焊接面，6_環(huán)市，7-進(jìn)、出油孔，8-過盈面，9-回油孔，10-環(huán)形槽，11-氣環(huán)槽，12-油環(huán)槽，13-銷座，14-銷孔。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為能清楚說明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過【具體實(shí)施方式】，并結(jié)合其附圖，對本方案進(jìn)行闡述。
[0025]一種整體鍛鋼活塞，如圖所示，它包括活塞頭部I和活塞裙部2，活塞頭部I和活塞裙部2之間形成封閉的冷卻油腔3，冷卻油腔3通過進(jìn)、出油孔7與外部相通，活塞的環(huán)槽全部設(shè)在活塞裙部2上，所述環(huán)槽包括位置在上的兩個氣環(huán)槽11和位置在下的一個油環(huán)槽12，銷座13設(shè)在活塞裙部2上，所述銷座13上端與活塞頭部I的下端通過過盈配合連接在一起；活塞頭部I上端外圓部分或全部與活塞裙部2火力岸上端內(nèi)腔形成過盈配合，在活塞頂面有單面焊縫。活塞頭部I上端外圓部分或全部與活塞裙部2火力岸上端內(nèi)腔之間過盈配合的過盈量為0.12-0.15 mm。
[0026]環(huán)形槽10與活塞內(nèi)腔不通或者在垂直銷孔14方向相通，在所述銷座13上設(shè)有銷孔14，在銷孔14中鑲?cè)脘N孔襯套，銷孔14的縱截面為雙曲線形。
[0027]在油環(huán)槽12下方設(shè)有環(huán)形槽10，環(huán)形槽10與油環(huán)槽12之間形成一環(huán)帶6，環(huán)帶6直徑比缸孔直徑小l~3mm，環(huán)帶6上設(shè)有至少一個連通油環(huán)槽12與環(huán)形槽10的回油孔9，回油孔9設(shè)置在靠近活塞短軸的位置，回油孔9與活塞軸線呈15° -25°的夾角，優(yōu)選回油孔9與活塞軸線呈20°的夾角；或者在油環(huán)槽12下表面上設(shè)置水平回油盲孔，水平回油盲孔設(shè)置在靠近活塞長軸的位置，水平回油盲孔的中心線在油環(huán)槽12下側(cè)面或高于油環(huán)槽12下側(cè)面，該回油盲孔的軸向方向與活塞中心線垂直。
[0028]本實(shí)用新型中未經(jīng)描述的技術(shù)特征可以通過或采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述，當(dāng)然，上述說明并非是對本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不僅限于上述實(shí)施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種整體鍛鋼活塞，包括活塞頭部和活塞裙部，活塞頭部和活塞裙部之間形成封閉的冷卻油腔，冷卻油腔通過進(jìn)、出油孔與外部相通，活塞的環(huán)槽全部設(shè)在活塞裙部上，所述環(huán)槽包括位置在上的兩個氣環(huán)槽和位置在下的一個油環(huán)槽，銷座設(shè)在活塞裙部上，其特征在于:所述銷座上端與活塞頭部的下端通過過盈配合連接在一起；活塞頭部上端外圓部分或全部與活塞裙部火力岸上端內(nèi)腔形成過盈配合，在活塞頂面有單面焊縫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體鍛鋼活塞，其特征在于:所述活塞頭部上端外圓部分或全部與活塞裙部火力岸上端內(nèi)腔之間過盈配合的過盈量為0.12-0.15_。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的整體鍛鋼活塞，其特征在于:在油環(huán)槽下方設(shè)有環(huán)形槽，環(huán)形槽與油環(huán)槽之間形成一環(huán)帶，環(huán)帶直徑比缸孔直徑小1~3_，環(huán)帶上設(shè)有至少一個連通油環(huán)槽與環(huán)形槽的回油孔，或者在油環(huán)槽下表面上設(shè)置水平回油盲孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的整體鍛鋼活塞，其特征在于:所述回油孔與活塞軸線呈15° -25°的夾角。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的整體鍛鋼活塞，其特征在于:所述回油孔與活塞軸線呈20°的夾角。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的整體鍛鋼活塞，其特征在于:所述回油孔設(shè)置在靠近活塞短軸的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的整體鍛鋼活塞，其特征在于:所述水平回油盲孔設(shè)置在靠近活塞長軸的位置，水平回油盲孔的中心線在油環(huán)槽下側(cè)面或高于油環(huán)槽下側(cè)面，該回油盲孔的軸向方向與活塞中心線垂直。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的整體鍛鋼活塞，其特征在于:所述環(huán)形槽與活塞內(nèi)腔不通或者在垂直銷孔方向相通。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體鍛鋼活塞，其特征在于:在所述銷座上設(shè)有銷孔，在銷孔中鑲?cè)脘N孔襯套。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的整體鍛鋼活塞，其特征在于:所述銷孔的縱截面為雙曲線形。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種整體鍛鋼活塞，它包括活塞頭部和活塞裙部，活塞頭部和活塞裙部之間形成封閉的冷卻油腔，冷卻油腔通過進(jìn)、出油孔與外部相通，活塞的環(huán)槽全部設(shè)在活塞裙部上，所述環(huán)槽包括位置在上的兩個氣環(huán)槽和位置在下的一個油環(huán)槽，銷座設(shè)在活塞裙部上，所述銷座上端與活塞頭部的下端通過過盈配合連接在一起；活塞頭部上端外圓部分或全部與活塞裙部火力岸上端內(nèi)腔形成過盈配合，在活塞頂面有單面焊縫。該活塞結(jié)構(gòu)簡單，油耗低，可以減少發(fā)動機(jī)的有害排放，安全可靠。
【IPC分類】F02F3-00, F02F3-28
【公開號】CN204419382
【申請?zhí)枴緾N201520066592
【發(fā)明人】張偉斌, 劉建軍, 王勝坤, 紀(jì)金雨
【申請人】濱州東海龍活塞有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年1月30日