[發明專利]借助于感應的能量輸入和激光輻射來制造內燃機活塞的方法

無效

• 申請號: 201080024269.3
• 申請日: 2010-06-10
• 公開（公告）號: CN102802863A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: C·沙勒
• 申請（專利權）人: KS科爾本施密特有限公司
• 主分類號: B23K26/08
• 分類號: B23K26/08;B23K26/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 俞海舟

技術領域

本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的用于借助于感應的能量輸入和激光輻射來制造內燃機活塞的方法。

背景技術

由DE?10?2007?044?696.0已知：為了制造一種活塞，其具有帶有燃燒室凹腔邊緣(Brennraummuldenrand)的燃燒室凹腔，如此對燃燒室凹腔邊緣進行硬化處理，即，在一個第一步驟中借助于感應的能量輸入和在一個進一步的步驟中借助于激光光束對燃燒室凹腔邊緣重熔。燃燒室凹腔邊緣的重熔導致耐抗的組織結構，從而活塞的使用壽命并且特別是燃燒室凹腔邊緣的使用壽命，與通過簡單的活塞鑄造制造的燃燒室凹腔邊緣相比，更好地滿足對于如今的內燃機在燃燒壓力和燃燒溫度方面的極端要求。

由于對于活塞的提高的強度要求和對于提高的使用壽命的要求，這種業已采用的方法仍然是不能足夠讓人滿意的，因為激光光束在其徑向環繞時僅僅熔化和硬化一個在尺寸上通過激光光束的形狀限定的區域，相反，其它的區域，即燃燒室凹腔邊緣的的較深的區域不被熔化并且保持在活塞(準確說是活塞坯件)鑄造時形成的組織結構。

發明內容

因此本發明的任務在于進一步改善用于制造內燃機活塞的方法，其中燃燒室凹腔邊緣被感應地加熱并且借助于激光光束被熔化。

上述任務通過權利要求1的特征解決。

根據本發明規定，激光光束在相對于活塞的旋轉相對運動期間被偏移(ausgelenkt)。

在此首先可以規定，或者活塞靜止并且激光光束實施相對于活塞實施旋轉的相對的前進運動，即激光光束自身在徑向上沿著燃燒室凹腔邊緣運動。替代的方案是，將激光光束對準一點并且同時活塞相對于激光光束旋轉運動。在這兩種方案中可以考慮的是，來自一個或多個激光光束源的激光光束直接對準燃燒室凹腔邊緣或者所述至少一個激光光束的輸入間接地例如通過鏡面系統(也稱為掃描器(Scanner))對準燃燒室凹腔邊緣。

在實施本發明的方法時，或者激光光束是靜止的并且活塞是旋轉的，或者激光光束是旋轉的并且活塞是靜止的，將激光光束這樣對準燃燒室凹腔邊緣，使得來自一個或多個激光光束源的激光光束在相對于活塞的旋轉的相對的前進運動期間被偏移。這種偏移例如參照活塞行程軸線，參照在燃燒室凹腔邊緣的頂點上方和下方的區域，參照其橫截面實現。由此可以的是，利用本發明的方法不僅熔化燃燒室凹腔邊緣的較大的表面和較大的深度并且因此通過改變組織結構而達到硬化，其相對于已知的方法顯著改善。這意味著通過實施本發明的方法獲得的重熔痕跡與利用已知的硬化處理方法獲得的重熔痕跡相比較寬和較深。

在本發明的進一步設計中規定，激光光束在旋轉運動期間不連續地點狀地對準燃燒室凹腔邊緣的待重熔的區域。為了優化重熔過程(熔化過程)和對燃燒室凹腔或燃燒室凹腔邊緣的較大區域(寬度和深度)進行重熔，將激光光束劃分成多個所謂的激光點。這例如可以如此實現，即激光光束通過相應的控制裝置暫時被接通和斷開，或者通過相應的光學系統實現激光點的產生，即激光光束一次對準燃燒室凹腔邊緣并且另外一次被遠離燃燒室凹腔邊緣定向。燃燒室凹腔邊緣的這種利用激光光束實現的不連續的點狀的照射可以在一個實施方式中在活塞或激光光束源的旋轉運動期間連續地實現。

在本發明的進一步設計中規定，首先將燃燒室凹腔邊緣的局部區域重熔，而后將活塞相對于激光光束旋轉地進一步運動(或反之，即激光光束進一步旋轉運動并且活塞靜止)，而后將燃燒室凹腔邊緣的接下來的一個局部區域重熔，其中，多次實施該進一步的旋轉運動，直至整個燃燒室凹腔邊緣在其徑向周邊上被重熔。由此燃燒室凹腔邊緣被以逐個局部區域的方式被重熔以優化重熔過程和改善其耐抗性，其中通過激光光束的偏移和特別是與點狀的照射相結合可以為重熔過程設定期望的寬度和深度。

在本發明的進一步設計中規定，激光光束的強度在照射過程中、尤其是在點狀照射的過程中或保持相同或發生改變。這意味著，在激光光束的偏移過程中，即在其掃過燃燒室凹腔邊緣的過程中，強度和因此能量輸入可以保持相同，這導致在燃燒室凹腔邊緣的徑向走向上均勻的重熔過程。對于期望在局部區域上不同的硬化程度的情況，激光光束的強度可以在其偏移過程中和也針對其旋轉運動發生改變。因此燃燒室凹腔邊緣的局部區域可以獲得不同的硬化程度。

為了獲得燃燒室凹腔邊緣在其徑向走向上的不同的硬化程度，可以考慮通過激光光束在待重熔的區域上的逗留時間和/或通過激光光束源的能量輸出來設定強度的改變和因此設定能量輸出的改變。