[發明專利]用于制造活塞的方法

有效

• 申請號: 201680051381.3
• 申請日: 2016-08-15
• 公開（公告）號: CN107921524B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 烏多·羅特曼;阿明·文策爾;于爾根·弗里德里希
• 申請（專利權）人: 馬勒國際有限公司
• 主分類號: B21K1/18
• 分類號: B21K1/18;B23P15/10;F02F3/00
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 翟國明

本發明涉及一種用于制造活塞(1)的方法，該活塞至少在面向活塞頭(2)的周向區域中由適合于鍛造的輕金屬合金制成并且具有至少一個環形承載件(3)以容納活塞環。對于本發明來說至關重要的是，以這種方式在第一成形工具(5)中成型活塞坯件(4)，直到活塞坯件通過強制接合圍繞通過燒結過程制造的環形承載件(3)，將預先鍛造的活塞坯件(4)從第一成形工具(5)中取出并放置在第二成形工具(7)中，并且插入壓緊工具(6)，該壓緊工具在進一步鍛造步驟期間壓緊環形承載件(3)，壓入最終成形沖頭(8)，并且由此成型活塞坯件(4)以形成活塞(1)。

技術領域

本發明涉及一種用于制造活塞的方法，該活塞至少在靠近活塞頭的周向區域中由輕金屬合金構成。本發明還涉及一種通過該方法制造的活塞。

背景技術

DE102012024406A1公開了一種用于制造活塞的所述類型的方法，其中至少靠近活塞頭的周向活塞裙區域由適合于鍛造的輕金屬合金構成并且具有至少一個環形承載件以容納活塞環。已知的方法從具有階梯式周向表面的活塞開始，更具體地說，從階梯開始，使得活塞朝向活塞頭具有減小的直徑，并且環形承載件被放置在該階梯上，然后通過鍛造活塞而牢固地連接至活塞。然而，這種方法的缺點是，在環形承載件的鍛入期間，相對高的力起作用，并且這些力必須經由先前鍛造的且相對薄壁的內部形狀區域消散，在那里導致高負載并且可能也導致與所述負載相關聯的損壞。

DE3300582C2公開了一種涉及用于在由奧氏體鐵合金構成的活塞上制造環形承載件的粉末冶金的方法。在這種情況下，鐵合金的裝料首先在爐中熔化，將熔體倒出并通過水、空氣或氣流霧化以產生粒度在0.044至0.42mm的范圍內的具有奧氏體白口鑄鐵結構但沒有有效的生坯強度的粉末。然后，以這種方式制造的材料在還原性氣氛中退火，并且將一定量的潤滑劑(足以確保產生期望的凹槽形狀的隨后的壓縮產生最大可能的生坯密度)加入到所述材料中，然后在保護氣氛中燒盡潤滑劑，之后燒結壓縮的材料，然后突然冷卻。

通常，提高的點火壓力和更高的燃燒溫度是發動機開發中已知的能夠使燃料消耗降低的手段。然而，提高的點火壓力和更高的燃燒溫度也對活塞所用的材料提出了更高的要求，因此這些材料通常通過重力鑄造工藝由鋁合金制成。對于特殊要求，鍛造的活塞也用于制造火花點火式發動機，因為成型過程可以在一些情況下給予它們更好的物理材料特性。

同樣由于提高的點火壓力，用于增強第一活塞環凹槽的環形承載件也越來越多地被澆鑄到活塞中，其中這些環形承載件通常由奧氏體鑄鐵通過離心澆鑄和永久鑄模使用Al-Fin工藝制造，這導致了環形承載件與活塞合金之間的冶金結合。然而，這種Al-Fin工藝不能應用于鍛造的環形承載件活塞，因為鍛造坯件的表面上存在的氧化皮而不可能形成冶金結合。

因此，在鍛造的活塞的情況下，迄今為止的做法是例如將比制造活塞的隨后的凹槽更大的凹槽加工成輪廓接近最終狀態的鍛造坯件，然后通過熱涂布方法以耐磨材料填充該凹槽。然后在進一步的加工操作中，制造環形凹槽的最終幾何形狀，其中通過熱噴涂施加的耐磨材料來確保凹槽增強。但是，這種方法相對復雜，因此極其昂貴。

環形承載件的鍛入提供了另一種可能性，例如，從DE102012024406A1中知曉的方法，其中，在第一成形步驟中，首先以這種方式對鐓鍛的活塞坯件進行預成型或預加工，使得在活塞凹槽增強件的最終位置處預先形成在第二成形步驟之前環形承載件可以定位在其上的表面。然而，如果環形承載件在鍛入之前已經例如通過機械加工而設置有底切，則在第二成形步驟中僅僅可能在環形承載件與活塞坯件之間產生機械互鎖。然而，這種方法的缺點是相對高的制造成本，這尤其是由于制造底切以及需要額外的鍛造或加工步驟而造成的。

此外已經發現，由于活塞材料的鋁合金和潛在的環形承載件合金的鐵合金的不同的膨脹系數，機械制造的底切在高點火壓力下不足以永久地確保機械結合并避免由于環形承載件與活塞結合的失敗而造成的損壞。

發明內容