一種整體鍛鋼活塞的制作方法
【技術領域】
[0001]本實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】
[0002]近十幾年來，發動機設計、制造技術得以迅速提高，特別是柴油發動機都在向大功率、高負荷方向發展，強化程度不斷提高，爆發力已經超過20MPa，同時排放要求越來越嚴格，原鋁制活塞雖然有重量輕的優點，但是鋁合金材料只能在350°C下穩定工作，雖然采取了多種強化措施，如:第一環槽鑲高鎳奧氏體環座、第一環槽進行激光淬火，以提高環槽抗磨損能力，燃燒室喉口鑲陶瓷復合材料、燃燒室喉口進行激光重熔細化。以提高燃燒室抗裂能力，但鋁活塞仍然難以滿足歐IV、歐V標準的發動機要求。所以現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代表了當前活塞發展的方向，所以鋁材質已逐漸不能滿足發動機高功率、高強度、低排放的要求。為此國內外活塞設計制造商致力于設計開發既具有高可靠性又能滿足經濟性及排放要求的新型活塞，如液態模鍛陶瓷纖維結構活塞、鋼頂鋁裙結構的擺體式鉸接活塞、鑄鐵活塞等，以上結構都存在一定的缺點，如液態模鍛陶纖維結構鋁活塞對毛坯成型工藝要求高，特別是陶瓷纖維結構，必須在高壓下才能成型；擺體式鉸接結構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境造成污染，內冷油腔結構難以實現，活塞的重量難以控制。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型要解決的技術問題，就是針對現有技術所存在的不足，而提供一種結構簡單、油耗低的整體鍛鋼活塞，該活塞可以減少發動機的有害排放，安全可靠。
[0004]本方案是通過如下技術措施來實現的: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、出油孔與外部相通，活塞的環槽全部設在活塞裙部上，所述環槽包括位置在上的兩個氣環槽和位置在下的一個油環槽，銷座設在活塞裙部上，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(第一環槽到活塞頂的部分)上端內腔形成過盈配合，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腔之間過盈配合的過盈量為0.12-0.15 mm。
[0006]在油環槽下方設有環形槽，環形槽與油環槽之間形成一環帶，環帶直徑比缸孔直徑小l~3mm，環帶上設有至少一個連通油環槽與環形槽的回油孔，或者在油環槽下表面上設置水平回油盲孔。通過回油孔使油環槽與環形槽貫通，不僅減輕了重量，增加了裙部柔性，而且有利于油環槽部位的機油回油，特別是油環槽底部的機油，通過回油孔直接回流到環形槽中，或通過油環槽側面的回油盲孔，經過油環槽下側面直徑較小的環帶回流到環形槽中，防止由于機油壓力高導致機油上竄，有利于降低機油耗，減少發動機的有害排放。
[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]上述回油孔設置在靠近活塞短軸的位置。
[0010]上述水平回油盲孔設置在靠近活塞長軸的位置，水平回油盲孔的中心線在油環槽下側面或高于油環槽下側面，該回油盲孔的軸向方向與活塞中心線垂直。
[0011]上述環形槽與活塞內腔不通或者在垂直銷孔方向相通。
[0012]為減少銷軸的磨損，在上述銷座上設有銷孔，在銷孔中鑲入銷孔襯套。
[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，很容易導致銷座疲勞開裂，此方案將銷孔設計為雙曲線形，可以降低應力集中，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行焊接。焊縫容易清理，在發動機工作過程中不會出現硬質磨粒，減少拉缸的機會。由于活塞在缸體中運動，活塞環對環槽上側面會有很大的拉力，特別是第一環槽積碳嚴重時，本實用新型焊接部位在活塞頂面處，環槽與裙部為一個整體，活塞環槽的強度得以提高，從而避免活塞脫頂現象的發生。活塞焊接部位首先采用過盈配合，過盈量在0.12~0.15 mm范圍內，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一步增大，活塞頂面只受壓應力，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，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計，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，以減少活塞往復運動使得慣性力，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為本實用新型【具體實施方式】的正面剖視結構示意圖。
[0018]圖2為本實用新型【具體實施方式】的側面剖視結構示意圖。
[0019]圖3為本實用新型【具體實施方式】的仰視結構示意圖。
[0020]圖4為本實用新型【具體實施方式】的立體結構示意圖。
[0021]圖5為活塞頭部的毛坯結構示意圖。
[0022]圖6為活塞裙部的毛坯結構示意圖。
[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_環市，7-進、出油孔，8-過盈面，9-回油孔，10-環形槽，11-氣環槽，12-油環槽，13-銷座，14-銷孔。
【具體實施方式】
[0024]為能清楚說明本方案的技術特點，下面通過【具體實施方式】，并結合其附圖，對本方案進行闡述。
[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、出油孔7與外部相通，活塞的環槽全部設在活塞裙部2上，所述環槽包括位置在上的兩個氣環槽11和位置在下的一個油環槽12，銷座13設在活塞裙部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火力岸上端內腔之間過盈配合的過盈量為0.12-0.15 mm。
[0026]環形槽10與活塞內腔不通或者在垂直銷孔14方向相通，在所述銷座13上設有銷孔14，在銷孔14中鑲入銷孔襯套，銷孔14的縱截面為雙曲線形。
[0027]在油環槽12下方設有環形槽10，環形槽10與油環槽12之間形成一環帶6，環帶6直徑比缸孔直徑小l~3mm，環帶6上設有至少一個連通油環槽12與環形槽10的回油孔9，回油孔9設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，優選回油孔9與活塞軸線呈20°的夾角；或者在油環槽12下表面上設置水平回油盲孔，水平回油盲孔設置在靠近活塞長軸的位置，水平回油盲孔的中心線在油環槽12下側面或高于油環槽12下側面，該回油盲孔的軸向方向與活塞中心線垂直。
[0028]本實用新型中未經描述的技術特征可以通過或采用現有技術實現，在此不再贅述，當然，上述說明并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不僅限于上述實施方式，本領域的普通技術人員在本實用新型的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
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、出油孔與外部相通，活塞的環槽全部設在活塞裙部上，所述環槽包括位置在上的兩個氣環槽和位置在下的一個油環槽，銷座設在活塞裙部上，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腔形成過盈配合，在活塞頂面有單面焊縫。
2.根據權利要求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腔之間過盈配合的過盈量為0.12-0.15_。
3.根據權利要求1或2所述的整體鍛鋼活塞，其特征在于:在油環槽下方設有環形槽，環形槽與油環槽之間形成一環帶，環帶直徑比缸孔直徑小1~3_，環帶上設有至少一個連通油環槽與環形槽的回油孔，或者在油環槽下表面上設置水平回油盲孔。
4.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求4所述的整體鍛鋼活塞，其特征在于:所述回油孔設置在靠近活塞短軸的位置。
7.根據權利要求3所述的整體鍛鋼活塞，其特征在于:所述水平回油盲孔設置在靠近活塞長軸的位置，水平回油盲孔的中心線在油環槽下側面或高于油環槽下側面，該回油盲孔的軸向方向與活塞中心線垂直。
8.根據權利要求3所述的整體鍛鋼活塞，其特征在于:所述環形槽與活塞內腔不通或者在垂直銷孔方向相通。
9.根據權利要求1所述的整體鍛鋼活塞，其特征在于:在所述銷座上設有銷孔，在銷孔中鑲入銷孔襯套。
10.根據權利要求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、出油孔與外部相通，活塞的環槽全部設在活塞裙部上，所述環槽包括位置在上的兩個氣環槽和位置在下的一個油環槽，銷座設在活塞裙部上，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腔形成過盈配合，在活塞頂面有單面焊縫。該活塞結構簡單，油耗低，可以減少發動機的有害排放，安全可靠。
【IPC分類】F02F3-00, F02F3-28
【公開號】CN204419382
【申請號】CN201520066592
【發明人】張偉斌, 劉建軍, 王勝坤, 紀金雨
【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