[實(shí)用新型]一種鋁基復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)活塞

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520139008.6
• 申請日: 2015-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN204572227U
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章高偉;唐俊林;江冬青;徐艷;王慶權(quán);趙傳年;劉杰
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽省恒泰動(dòng)力科技有限公司
• 主分類號(hào): F02F3/00
• 分類號(hào): F02F3/00;B22D19/14
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種鋁基復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，屬于鋁基復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)活塞生產(chǎn)制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)活塞是關(guān)系發(fā)動(dòng)機(jī)和整車性能的重要零部件，發(fā)動(dòng)機(jī)在工作的時(shí)候，活塞頂部的溫度可達(dá)到400℃，而且活塞需要瞬時(shí)接觸爆炸燃燒的高溫氣體，瞬時(shí)接觸的溫度可達(dá)2000℃以上，同時(shí)需要承受燃油爆炸燃燒產(chǎn)生5～10?MPa甚至更高的巨大氣壓，因而要求發(fā)動(dòng)機(jī)活塞具有高溫狀態(tài)下強(qiáng)度高且耐磨損等特點(diǎn)。此外，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)向大功率、大扭矩、低油耗、低噪聲、低排放的方向發(fā)展，同時(shí)還要求發(fā)動(dòng)機(jī)活塞具有質(zhì)輕、熱膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱性好等特點(diǎn)。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)活塞滿足上述耐高溫、耐磨、耐蝕等性能的要求，現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞通常采用纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料來生產(chǎn)制造高功率的重型發(fā)動(dòng)機(jī)活塞。

中國專利文獻(xiàn)CN?101775563?B公開的一種碳纖維增強(qiáng)的鋁基活塞材料及其制備方法，提供了現(xiàn)有技術(shù)中常用的鋁基復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的制備方法，其主要工藝為：將表面涂覆有碳化硅的短碳纖維預(yù)熱至500～600℃，然后直接加入740～780℃的熔融鋁液中，通過頻率為20?KHz的超聲波傳感器對熔融鋁液和表面涂覆有碳化硅的短碳纖維進(jìn)行攪拌，使之混合均勻；然后將混合均勻的熔融液澆注到預(yù)熱溫度為150℃的金屬型模具中澆鑄成型，最后經(jīng)T6熱處理即制得。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型對現(xiàn)有技術(shù)中鋁基復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)活塞作出進(jìn)一步地改進(jìn)，提供一種機(jī)械強(qiáng)度更高的鋁基復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)活塞。

為解決上述問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案如下：

一種鋁基復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，包括：高強(qiáng)度支撐骨架和包覆在所述高強(qiáng)度支撐骨架外并用于填充成型的耐磨損填充鋁料；

所述高強(qiáng)度支撐骨架由表面涂覆有碳化硅的長碳纖維纏繞排布而成，所述高強(qiáng)度支撐骨架包括活塞頂部增強(qiáng)纏繞結(jié)構(gòu)和活塞裙部銷孔增強(qiáng)纏繞結(jié)構(gòu)；在所述活塞頂部增強(qiáng)纏繞結(jié)構(gòu)中，位于活塞頂部的表面涂覆有碳化硅的長碳纖維其兩端延伸至活塞裙部；在所述活塞裙部銷孔增強(qiáng)纏繞結(jié)構(gòu)中，位于活塞銷孔處的表面涂覆有碳化硅的長碳纖維圍繞活塞銷孔繞一圈后兩端反向圍繞活塞裙部延伸，且所述活塞頂部增強(qiáng)纏繞結(jié)構(gòu)纏繞在所述活塞裙部銷孔增強(qiáng)纏繞結(jié)構(gòu)外；

所述耐磨損填充鋁料為短碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

本實(shí)用新型提供的鋁基復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)活塞與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型所述的鋁基復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，以高強(qiáng)度支撐骨架增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度，以耐磨損填充鋁料保證耐磨性能，由于全部采用高強(qiáng)度支撐骨架則會(huì)增加碳纖維的用量而導(dǎo)致鋁基的量不足，難以保證導(dǎo)熱性、耐溫性和耐蝕性等性能，而僅用少量的高強(qiáng)度支撐骨架，而用不含碳纖維增強(qiáng)的單純的鋁基作為填充鋁料，則難以滿足發(fā)動(dòng)活塞耐磨損性能的要求。

此外，本實(shí)用新型提供的優(yōu)選地高強(qiáng)度支撐骨架包括活塞頂部增強(qiáng)纏繞結(jié)構(gòu)和活塞裙部銷孔增強(qiáng)纏繞結(jié)構(gòu)：

活塞頂部增強(qiáng)纏繞結(jié)構(gòu)是考慮到活塞工作時(shí)，活塞頂部的作用力需要通過活塞裙部傳遞至連桿，連桿的力也需要通過活塞裙部傳遞至活塞頂部，因此活塞裙部和活塞頂部之間的連接至關(guān)重要，通過使位于活塞頂部的表面涂覆有碳化硅的長碳纖維其兩端延伸至活塞裙部，從而使活塞頂部施加的力分散到整個(gè)活塞裙部，使活塞裙部施加的力分散到整個(gè)活塞頂部，而不僅僅只是活塞裙部和活塞頂部之間的連接處受力。

活塞裙部銷孔增強(qiáng)纏繞結(jié)構(gòu)是考慮到活塞銷孔用于連接連桿，磨損較嚴(yán)重且承受較大的撞擊力，容易老化開裂，因此表面涂覆有碳化硅的長碳纖維圍繞活塞銷孔繞一圈，使活塞銷孔耐磨性能大幅提高，且可以使受撞擊部位的力可以分散至活塞銷孔四周，同時(shí)表面涂覆有碳化硅的長碳纖維圍繞活塞銷孔繞一圈后兩端反向圍繞活塞裙部延伸，使活塞銷孔受到的力分散至活塞裙部四周，再通過纏繞在所述活塞裙部銷孔增強(qiáng)纏繞結(jié)構(gòu)外所述活塞頂部增強(qiáng)纏繞結(jié)構(gòu)將力均勻傳遞至活塞頂部，活塞頂部至活塞銷孔的力也同理反向傳遞，以避免使作用力集中于活塞銷孔與活塞頂部之間的連線位置造成機(jī)械強(qiáng)度的短板。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型所述的一種鋁基復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的高強(qiáng)度支撐骨架側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖（為便于表示結(jié)構(gòu)，圖中的弧面為展平后的視圖）；

圖2為本實(shí)用新型所述的一種鋁基復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的高強(qiáng)度支撐骨架頂面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合具體的實(shí)施例來說明本實(shí)用新型的內(nèi)容。