[發明專利]一種帶內冷卻油腔的熱旋壓制鍛鋼整體活塞制造工藝

有效

• 申請號: 201110342221.3
• 申請日: 2011-11-02
• 公開（公告）號: CN102407431A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 林風華;張國華;張屹林;宋文平
• 申請（專利權）人: 山東濱州渤海活塞股份有限公司
• 主分類號: B23P15/10
• 分類號: B23P15/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

技術領域

本發明涉及一種活塞制造工藝，尤其是一種帶內冷卻油腔的熱旋壓制鍛鋼整體活塞制造工藝。

背景技術

目前用于載重汽車、工程機械、鐵路機車以及輪船等高性能柴油機要求功率大、油耗低、噪音小、排放低，其強化程度日趨提高。目前國內開發的車用柴油機爆發壓力已超過20MPa，傳統鑄鋁活塞已難以滿足高性能柴油機可靠性的要求。針對大功率、高負荷的柴油機活塞，鉸接式結構活塞和鍛鋼活塞便應運而生。

鉸接擺體式結構活塞，即活塞頭與活塞裙分開加工制造，通過活塞銷連接起來，活塞頭采用鑄鐵或鍛鋼材料，活塞裙采用鋁材料制造。這種活塞因為活塞頭與活塞裙分開制造，增加了加工成本，并且難以形成封閉的冷卻油腔，活塞冷卻效果差，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。

鍛鋼活塞在毛坯鍛造生產時不能像鑄造鋁活塞那樣澆鑄出內冷卻油腔，因此目前鍛鋼活塞普遍的生產工藝有以下幾種：

中國專利CN?1610601A公開了一種制造鍛鋼活塞的方法，該方法是活塞毛坯一體式鍛造，用一個另外加工的環蓋，與活塞頭部加工出的環形溝槽組裝，行成封閉油腔。但其制作工藝復雜，制造成本高，活塞的結構強度有待提高。

中國專利CN2851607Y公開了另一種制造鍛鋼活塞的方法，該方法是頭部與裙部分別鍛造，內冷卻油腔是在頭部與裙部分別加工后通過摩擦焊接形成，摩擦焊接受其工藝方式和設備結構性能、精度所限，同批生產的摩擦焊活塞其長度尺寸的一致性較差，導致活塞重量和焊接后所產生的內冷卻油腔尺寸相差很大，從而使焊接廢品率很高，直接影響發動機性能，而且焊接飛邊大(一般在4-8mm)，需要對其露在外面的焊接飛邊進行專門加工處理，但內冷卻油腔里面的焊接飛邊無法去除，會影響到活塞冷卻效果。

中國專利CN101265854A公開了另一種制造鍛鋼活塞的方法，該方法是活塞本體和活塞環體分別鍛造和加工，然后通過激光焊接使其成為一體，焊接后兩者間形成內冷卻油腔。激光焊接由于為熔化焊，特別是激光技術采用偏光鏡反射激光產生的光束使其集中在聚焦裝置中產生巨大能量的光束，焊件會在幾毫秒內熔化和蒸發，焊縫區化學成分因高溫蒸發而與母材稍有不同，冷卻時焊縫區容易出現氣孔、偏析、夾雜和裂紋等鑄造組織的結晶缺陷。激光焊接設備復雜、造價高，使用維護技術要求高、焊件厚度尺寸受激光器功率限制，對焊件清整、裝配質量要求嚴格，因而其應用有很大的局限性。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種帶內冷卻油腔的熱旋壓制鍛鋼整體活塞制造工藝，該工藝能夠簡化目前帶內冷卻油腔的鍛鋼活塞制造工藝，采用該工藝制備的活塞能夠滿足高性能柴油機高功率、高強化、低排放的要求。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種帶內冷卻油腔的熱旋壓制鍛鋼整體活塞制造工藝，整體鍛造出活塞毛坯后，通過機械加工加工出內冷卻油腔內側部分和封堵內冷卻油腔的遮擋部分的活塞半成品，然后加熱遮擋部分采用熱旋壓工藝將活塞內冷卻油腔遮擋部分向下旋壓與內冷卻油腔內側部分接觸，形成完整的內冷卻油腔，具體包括以下步驟：

1)鍛造活塞整體毛坯；

2)對活塞整體毛坯進行熱處理；

3)對活塞整體毛坯進行粗加工，加工出內冷卻油腔內側部分和封堵內冷卻油腔的遮擋部分；

4)采用工頻或中頻加熱電源，按粗加工后活塞半成品尺寸選用相對應的單圈水冷感應器加熱封堵內冷卻油腔的遮擋部分；

5)旋壓封堵內冷卻油腔的遮擋部分與內冷卻油腔內側部分接觸，形成完整的內冷卻油腔；

6)采用常規焊接工藝對內冷卻油腔內側部分與遮擋部分縫隙進行簡單封閉；或者內冷卻油腔不需要封閉，保留縫隙，不做處理；

7)對活塞半成品進行熱處理；

8)分別加工出活塞環形槽、燃燒室、環槽、銷孔、外圓及進出油孔；

9)對活塞表面進行磷化或石墨化處理。

所述活塞的材料是可鍛造的調制鋼或非調制鋼。

所述步驟4)中的采用工頻或中頻加熱電源加熱封堵內冷卻油腔的遮擋部分的工藝參數為：電源工作頻率：10khz左右；諧振功率：60KW；加熱溫度：1100-1200℃；加熱時間：≤10秒。

所述步驟5)中旋壓封堵內冷卻油腔的遮擋部分與內冷卻油腔內側部分接觸，形成完整的內冷卻油腔的工藝方法是：

5-1)將帶有內冷卻油腔內側部分和封堵內冷卻油腔的遮擋部分的活塞半成品裝在旋壓模上，并用模具定位；