[實(shí)用新型]一種鋼頂鐵裙整體活塞

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420355570.8
• 申請(qǐng)日: 2014-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN203962182U
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李靈敏;鐘奎;鄭顯良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司
• 主分類號(hào): F02F3/00
• 分類號(hào): F02F3/00
• 代理公司: 常州市天龍專利事務(wù)所有限公司 32105
• 代理人: 周建觀

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)燃機(jī)上的活塞，尤其是一種整體活塞。

背景技術(shù)

活塞是大缸徑中速柴油機(jī)的關(guān)鍵部件，長(zhǎng)期處于高溫、高負(fù)荷和潤(rùn)滑不良的情況下工作，承受著周期交變的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，是柴油機(jī)中故障發(fā)生較多的零部件之一。最高燃燒壓力和活塞比功率兩個(gè)指標(biāo)分別表征活塞承受機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷的能力。

隨著大缸徑中速柴油機(jī)強(qiáng)化系數(shù)的提高，活塞的結(jié)構(gòu)型式逐漸由整體鑄鋁活塞、整體鑄鐵活塞，過渡到鋼頂鋁裙組合活塞，再到鋼頂鐵裙組合活塞，并開發(fā)了新一代的鋼頂鋼裙組合活塞。但是，現(xiàn)在新開發(fā)的大缸徑中高速柴油機(jī)活塞的主流仍是鋼頂鐵裙組合活塞。

現(xiàn)有技術(shù)的鋼頂鐵裙組合活塞的主體是活塞頂和活塞裙，兩部分通過高精密高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接而成。鋼材具有良好的高溫和常溫性能，是抗活塞頂機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷的理想材料，同時(shí)鑄鐵具有良好的摩擦學(xué)性能和較高的力學(xué)性能，膨脹系數(shù)也與缸套基本一致能有效減小配缸間隙，是做活塞裙的理想材料。但是，螺紋聯(lián)接是有很大應(yīng)力集中的聯(lián)接，材料、加工或裝配過程中的細(xì)小瑕疵都可能導(dǎo)致螺紋聯(lián)接疲勞強(qiáng)度降低，引起螺紋聯(lián)接失效，進(jìn)而導(dǎo)致活塞失效，造成嚴(yán)重的事故。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠性高的鋼頂鐵裙整體活塞。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種鋼頂鐵裙整體活塞，包括鋼活塞頂和球墨鑄鐵活塞裙，所述鋼活塞頂具有直徑較小的第一內(nèi)支撐圈和直徑較大的第一外支撐圈，?所述球墨鑄鐵活塞裙具有直徑較小的第二內(nèi)支撐圈和直徑較大的第二外支撐圈，所述第一內(nèi)支撐圈與第二內(nèi)支撐圈之間置有釬料并通過釬焊聯(lián)接，第一內(nèi)支撐圈與第二內(nèi)支撐圈之間還插有定位銷，所述第一外支撐圈與第二外支撐圈之間置有釬料并通過釬焊聯(lián)接。

所述鋼活塞頂?shù)牡谝粌?nèi)支撐圈上開有第一定位銷孔，所述球墨鑄鐵活塞裙的第二內(nèi)支撐圈上開有相應(yīng)的第二定位銷孔，所述定位銷的兩端分別插入第一定位銷孔和第二定位銷孔中。

所述釬料為箔狀紫銅釬料。

采用上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型具有的有益效果如下：

相對(duì)于組合活塞，本實(shí)用新型的整體活塞，剛性更好，加工的精度更高；活塞環(huán)槽的精度和活塞頂與活塞裙的同軸度提高，能縮小配缸間隙，減小活塞環(huán)和環(huán)槽的磨損，降低油耗和機(jī)油耗；本實(shí)用新型的整體活塞沒有應(yīng)力集中嚴(yán)重、且抗疲勞性能差的螺紋聯(lián)接，提高了可靠性，降低了全壽命周期成本。

相對(duì)于螺紋聯(lián)接的組合活塞，釬焊整體活塞的聯(lián)接面積遠(yuǎn)大于螺栓聯(lián)接面積，因此，聯(lián)接處安全系數(shù)更大，便于優(yōu)化結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、減輕重量和慣性；同時(shí)釬焊聯(lián)接的布置也比螺栓聯(lián)接的布置容易得多。

相對(duì)于鋼頂鋼裙熔化焊聯(lián)接的整體活塞，本實(shí)用新型的整體活塞的球墨鑄鐵活塞裙部在微觀結(jié)構(gòu)上有游離態(tài)的石墨，與缸套的摩擦學(xué)匹配性更好，缸套的磨損更小。

本實(shí)用新型的鋼活塞頂、球墨鑄鐵活塞裙組裝件采用高溫真空釬焊，以使母材在熔融的釬料中充分溶解，并充分合金化，形成高性能的釬縫，其組織為:鐵素體基體上分布長(zhǎng)塊狀的銅相，鐵素體基體和銅相上均有彌散分布的Fe₃C，其抗拉強(qiáng)度大于600MPa，沖擊功大于10J，綜合力學(xué)性能完全能滿足高強(qiáng)化柴油機(jī)活塞的要求；同時(shí)，采用箔狀釬料，能使母材溶解相對(duì)均勻，不會(huì)出現(xiàn)熔蝕缺陷；

在釬料的選擇上：箔狀紫銅釬縫寬度對(duì)釬縫性能影響小，易于工程化，可靠性高；同時(shí)箔狀紫銅釬料成本較低。

附圖說明

以下結(jié)合附圖給出的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是本實(shí)用新型的鋼頂鐵裙整體活塞的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型的鋼頂鐵裙整體活塞，包括鋼活塞頂1和球墨鑄鐵活塞裙2，所述鋼活塞頂1具有直徑較小的第一內(nèi)支撐圈M和直徑較大的第一外支撐圈N，?所述球墨鑄鐵活塞裙2具有直徑較小的第二內(nèi)支撐圈m和直徑較大的第二外支撐圈n，所述第一內(nèi)支撐圈M與第二內(nèi)支撐圈m之間置有釬料并通過釬焊聯(lián)接，第一內(nèi)支撐圈M與第二內(nèi)支撐圈m之間還插有定位銷3，所述第一外支撐圈N與第二外支撐圈n之間置有釬料并通過釬焊聯(lián)接。

如圖1所示，所述鋼活塞頂1的第一內(nèi)支撐圈M上開有第一定位銷孔1-1，所述球墨鑄鐵活塞裙2的第二內(nèi)支撐圈m上開有相應(yīng)的第二定位銷孔2-1，所述定位銷3的兩端分別插入第一定位銷孔1-1和第二定位銷孔1-2中。

所述釬料為箔狀紫銅釬料。