[發明專利]用于具有耐高溫的冠部件的內燃機的活塞

有效

• 申請號: 201710696969.0
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107806374B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: M·波拉德;I·基扎克薩拉;H·麥克林
• 申請（專利權）人: 卡特彼勒公司
• 主分類號: F02F3/00
• 分類號: F02F3/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 蘇娟;尹景娟

1.一種用于內燃機的活塞，包括：

復合活塞體，其限定縱向軸線并且包括冠部件、裙部件以及將所述冠部件附接至所述裙部件的焊接點；

所述冠部件包括具有形成在其中的燃燒碗和圍繞所述燃燒碗周向延伸的環形活塞邊緣的第一軸向端部，以及包括在第一軸向方向上延伸的第一環形壁的第二軸向端部；

所述裙部件包括具有在第二軸向方向上延伸的第二環形壁的第一軸向端部、包括具有形成在其中的肘銷孔的活塞裙部的第二軸向端部；

所述焊接點圍繞所述縱向軸線周向延伸，并且軸向延伸在所述第一環形壁與所述第二環形壁之間；以及

所述復合活塞體是由所述整個裙部件中的耐低溫鋼和所述整個冠部件中的耐高溫鋼形成，且所述耐高溫鋼具有馬氏體微觀結構、小于12×10^-6 m/m/K的熱膨脹系數并且含有10wt.%或更多的鉻，以及鐵、碳和可選合金元素的余量及小于2wt.%的鎳，所述耐低溫鋼具有小于12×10^-6 m/m/K的熱膨脹系數。

2.根據權利要求1所述的活塞，

其中所述耐高溫鋼含有10wt.%至14wt.%的鉻。

3.根據權利要求2所述的活塞，其中所述耐高溫鋼含有11.5wt.%至13.5wt.%的鉻；

其中所述耐低溫鋼包括低合金鋼，且所述耐高溫鋼包括馬氏體不銹鋼。

4.根據權利要求1所述的活塞，其中所述冠部件進一步包括第三環形壁且所述裙部件進一步包括第四環形壁，且進一步包括圍繞所述縱向軸線周向延伸并且軸向延伸在所述第三環形壁與所述第四環形壁之間的第二焊接點；以及

其中第一焊接點位于徑向向內的位置處且所述第二焊接點位于徑向向外的位置處，且油道延伸在所述徑向向內的位置與所述徑向向外的位置之間并且圍繞所述縱向軸線周向延伸。

5.一種用于內燃機的活塞，包括：

復合活塞體，其限定縱向軸線并且包括冠部件和裙部件；

所述冠部件包括具有形成在其中的燃燒碗和圍繞所述燃燒碗周向延伸的環形活塞邊緣的第一軸向端部，以及包括在第一軸向方向上延伸的第一環形壁的第二軸向端部；

所述裙部件包括具有在第二軸向方向上延伸的第二環形壁的第一軸向端部，以及第二軸向端部，所述第二軸向端部包括活塞裙部以及形成在所述裙部件的所述第一軸向端部與所述裙部件的所述第二軸向端部之間的肘銷孔；

所述冠部件具有耐高溫能力并且是由含有至少10wt.%的鉻以及小于2wt.%的鎳的馬氏體不銹鋼制成，且所述裙部件具有耐低溫能力并且是由低合金非馬氏體鋼形成；以及

焊接點，其圍繞所述縱向軸線周向延伸并且軸向延伸在所述第一環形壁與所述第二環形壁之間以形成所述馬氏體不銹鋼和所述低合金非馬氏體鋼的粘合界面，所述粘合界面將所述冠部件附接至所述裙部件，所述冠部件和所述裙部件具有基本類似的熱膨脹系數。

6.根據權利要求5所述的活塞，其中所述冠部件包括在所述第一軸向方向上延伸的第三環形壁且所述裙部件包括在所述第二軸向方向上延伸的第四環形壁，且進一步包括第二焊接點，所述第二焊接點圍繞所述縱向軸線周向延伸并且軸向延伸在所述第三環形壁與所述第四環形壁之間以形成所述馬氏體不銹鋼和所述低合金鋼的第二粘合界面，所述第二粘合界面將所述冠部件附接至所述裙部件；

其中所述冠部件包括定位成與所述燃燒碗相對的背側冷卻表面，且油道形成在所述復合活塞體中并且圍繞所述縱向軸線周向延伸并且由所述背側冷卻表面部分限定；

其中所述燃燒碗具有凹角輪廓，且所述環形邊緣具有倒圓輪廓；以及

其中所述冠部件包括尖銳的唇緣，其圍繞所述縱向軸線周向延伸并且軸向地位于所述燃燒碗的徑向向外邊界與所述復合活塞體的熱疲勞敏感區域內的所述環形邊緣的徑向向內邊界之間。

7.根據權利要求5所述的活塞，其中所述馬氏體不銹鋼包括含有10wt.%至14wt.%的鉻的410型不銹鋼。