[發明專利]雙冷卻油腔焊接式整體鍛鋼內燃機活塞及其制造方法

無效

• 申請號: 201210500499.3
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103016194A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 林風華;吳義民;劉小斌;姜殿昌;王奇峰
• 申請（專利權）人: 山東濱州渤海活塞股份有限公司
• 主分類號: F02F3/00
• 分類號: F02F3/00;F02F3/22;B23P15/10;C21D1/25
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 劉乃東

技術領域

本發明涉及內燃機活塞技術領域，尤其涉及一種雙冷卻油腔焊接式整體鍛鋼內燃機活塞及其制造方法。

背景技術

隨著市場的需求及技術的進步，用于載重汽車、工程機械及船舶等發動機都在向大功率、高負荷方向發展，強化程度不斷提高，排放要求越來越嚴格。原有常規鋁合金活塞的結構強度以及承受高熱負荷、高機械負荷的能力逐漸不能滿足發動機高功率、高強化及低排放的要求。也有采用制造一體式鍛鋼結構活塞，這種活塞毛坯一體式鍛造，從環槽下方進刀加工出環形腔，然后用一個環蓋與頭部加工出的環形腔組成封閉油腔，這種活塞由于采用了油腔環蓋設計，導致工藝性相對較復雜，制造成本較高，同時油腔的封閉性較差，而且只能布置一個環形冷卻油腔，冷卻效果相對較差。

發明內容

本發明的目的就是為了解決現有技術存在的上述問題和不足；提供一種雙冷卻油腔焊接式整體鍛鋼內燃機活塞；活塞上部與活塞下部分別鍛造，冷卻油腔是在活塞上部與活塞下部分別加工后通過焊接形成，使活塞毛坯的鍛造、封閉油腔的形成工藝減化，活塞的結構強度更高，布置兩個冷卻油腔，更有利于降低活塞的工作溫度，提高可靠性。

本發明還提供一種雙冷卻油腔焊接式整體鍛鋼內燃機活塞的制造方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種雙冷卻油腔焊接式整體鍛鋼內燃機活塞，包括活塞上部、活塞下部，活塞上部與活塞下部焊接而成，所述燃燒室下部的活塞頭部內部中間設有環形冷卻油腔、沿環槽的內部設有盆形冷卻油腔，環形冷卻油腔與盆形冷卻油腔通過油孔連接，活塞下部的上部中心設有與盆形冷卻油腔連接的出油孔，出油孔下部與活塞內腔連接，環形冷卻油腔通過進油孔與活塞內腔連接。

活塞頭部與裙部之間設有環形槽，環形槽在活塞長軸方向與內腔相通。

活塞上部與活塞下部分別鍛造，經粗加工后焊接在一起。

活塞上部與活塞下部通過摩擦焊、或激光焊焊接在一起，焊縫位置設在活塞頭部的環槽之間的外圓位置。

一種雙冷卻油腔焊接式整體鍛鋼內燃機活塞的制造方法，包括以下步驟：

①、分別鍛造出活塞上部與活塞下部的毛坯，活塞上部中的連通油孔一同鍛造成形；

②、分別對活塞上部毛坯及活塞下部毛坯熱處理；

③、分別對活塞上部及活塞下部的毛坯首次加工，加工出環形冷卻油腔、盆形冷卻油腔、以及活塞上部與活塞下部的焊接區域的形狀；

④、活塞上部與活塞下部通過摩擦焊、或激光焊方式焊接在一起，焊縫的位置需避開環槽的加工位置；

⑤、分別加工出環形槽、燃燒室、環槽、銷孔、卡簧槽、進油孔、出油孔；

⑥、對活塞表面進行磷化或石墨化處理，完成成品制造。

步驟②采用調質鋼，熱處理步驟是：在800-850℃保溫1-2小時然后油冷，回火溫度600℃±10℃，保溫1.5-2.5小時。

步驟②采用非調質鋼，保證在3-4分鐘內鍛后溫度由約1100℃左右冷卻至500℃，然后直接空冷至室溫。

本發明工作的原理：本發明的活塞上部與下部分別鍛造，經粗加工后焊接在一起，在活塞頭部內形成環形冷卻油腔和盆形冷卻油腔，兩個封閉的油腔之間通過連通油孔相連通。同時，兩個冷卻油腔通過進油孔、出油孔與活塞內腔相通。活塞在發動機中工作時，冷卻機油通過進油孔噴入環形冷卻油腔內，并且通過連通油孔進入到盆形冷卻油腔內，機油同時在兩個油腔內震蕩，最后從出油孔流出，帶走活塞本體的熱量。其中，環形冷卻油腔主要起降低活塞頂面、環槽及燃燒室邊緣位置熱負荷的作用；盆形冷卻油腔主要降低燃燒室中間位置的熱負荷。這種雙冷卻油腔結構可以更加有效的降低活塞的工作溫度，保證活塞及活塞環的工作可靠性。活塞頭部與裙部之間可根據具體設計要求加工出環形槽，在活塞長軸方向與內腔相通，有利于油環槽部位機油回流，同時減輕產品重量。

本發明的有益效果：

1.本發明帶有兩個冷卻油腔的焊接式整體鍛鋼活塞，能代替原鋁合金活塞以及一體式鍛鋼活塞，具有重量輕、強度高、冷卻效果好的優點，滿足發動機的強化和排放要求；

2.雙冷卻油腔結構有效的降低活塞的工作溫度，保證活塞及活塞環的工作可靠性；

3.活塞頭部與裙部之間可根據具體設計要求加工出環形槽，在活塞長軸方向與內腔相通，有利于油環槽部位機油回流，同時減輕產品重量。

4.活塞上部與下部分別鍛造的制造方法較毛坯整體鍛造成型的方法工藝性好，毛坯殘余應力小，通過焊接形成封閉的冷卻油腔，增加活塞整體結構剛度，特別是環槽部位熱態下變形小。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；