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一种螺纹焊接式整体锻钢活塞的制作方法

编辑:日照金港动力股份有限公司  时间:2017-11-30

  一种螺纹焊接式整体锻钢活塞的制作方法,本发明提供了一种发动机活塞,包括锻造成的活塞头部和锻造成的活塞裙部,活塞头部和活塞裙部固定连接在一起,活塞头部和活塞裙部之间形成封闭的冷却油腔,冷却油腔通过进、出油孔与外部相通,活塞的环槽全部设在活塞裙部上,包括设在上方的两个气环槽和设在下方的一个油环槽;销座设在活塞裙部上,销座上端与活塞头部的下端通过螺纹连接在一起;活塞头部上端外圆部分或全部与活塞裙部火力岸上端内腔形成过盈配合;在活塞外圆表面或顶面有单面焊缝。

  活塞是汽车发动机的“心脏”,承受交变的机械负荷和热负荷,是发动机中工作条件最恶劣的关键零部件之一。活塞的功用是承受气体压力,并通过活塞销轴传给连杆驱使曲轴旋转。近十几年来,发动机设计、制造技术得以迅速提高,特别是柴油发动机都在向大功率、高负荷方向发展,强化程度不断提高,爆发力已经超过20MPa,同时排放要求越来越严格,原铝制活塞虽然有重量轻的优点,但是铝合金材料只能在350°C下稳定工作,虽然采取了多种强化措施,如:第一环槽镶高镍奥氏体环座、第一环槽进行激光淬火,以提高环槽抗磨损能力,燃烧室喉口镶陶瓷复合材料、燃烧室喉口进行激光重熔细化。以提高燃烧室抗裂能力,但铝活塞仍然难以满足欧IV、欧V标准的发动机要求。所以现在很多公司都在选用钢铁材料替代铝合金材料,特别是锻钢活塞材料的开发带表了当前活塞发展的方向,所以铝材质已逐渐不能满足发动机高功率、高强度、的排放的要求。为此国内外活塞设计制造商致力于设计开发既具有高可靠性又能满足经济型及排放要求的新型活塞,如液态模锻陶瓷纤维结构活塞、钢顶铝裙结构的摆体式铰接活塞、铸铁活塞等,以上结构都存在一定的缺点,如液态模锻陶纤维结构铝活塞对毛坯成型工艺要求高,特别是陶瓷纤维结构,必须在高压下才能成型;摆体式铰接结构活塞其活塞头与活塞裙分开加工制造,活塞裙由于壁厚差太大,铸造废品率较高,增加了成本,并且难以形成封闭的油腔,活塞冷却效果较差,同时因为需要更长的活塞销进行连接,总体重量也有所增加,铸铁活塞在制造过程中对环境造成污染,内冷油腔结构难以实现,活塞的重量难以控制。

 现有技术采用将锻造成的活塞头部和锻造成的活塞裙部通过摩擦焊焊接在一起的方式制造活塞,这种制造方式导致封闭油腔内侧的焊缝不能清理,在冷却机油震荡中会有硬质颗粒脱落,增加了造成发动机拉缸的风险。在对活塞头部和活塞裙部进行摩擦焊接时容易出现焊接缺陷,进而导致使用过程中活塞头部和活塞裙部分离,造成发动机损坏甚至整台机车的报废。此外,摩擦焊投入巨大,浪费能源。

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