[发明专利]整体式铸钢活塞及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于活塞制造领域，特别涉及一种整体式铸钢活塞及其制造方法。

背景技术

活塞是发动机的关键零件,长期在高温、高负荷和润滑不良的情况下工作,承受着周期交变的机械负荷与热负荷,是柴油机中故障发生最多的零部件之一,长期以来一直是重型柴油机设计研究关注的重点。活塞设计是否合理，直接影响到发动机的动力性、经济性、可靠性和使用寿命。

目前，现有制造整体式活塞的方法是活塞毛坯整体锻造，机械加工出的环形腔，用两片冲压成型的环盖将环形腔封闭形成封闭内冷却油腔。该活塞的制造过程分别采用锻造、冲压、特殊机械加工环形腔、专用设备进行环盖安装，其制造工艺复杂、制造工序较多、能耗高、成本过高。

现有的另一种制造整体式活塞的方法为活塞本体、活塞环体毛坯分别锻造，通过激光焊接形成带封闭内冷油腔的焊接式锻钢整体活塞，激光焊接成套设备昂贵，同时对焊缝的无损检查目前也只能采用工业CT进行，工业CT设备也很昂贵，该结构活塞制造工艺复杂、成本太高、生产效率及合格率低等问题，不适合大规模生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种整体式铸钢活塞，本发明提供的整体式铸钢活塞减轻重量15%～20%以上，使整体铸钢活塞重量接近同类型铝合金活塞的重量，满足发动机轻量化的要求。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种整体式铸钢活塞，包括活塞裙部和活塞头部，所述活塞裙部设有销孔，所述活塞头部设有环槽区、封闭冷却腔、冷却油进口和冷却油出口，所述冷却油进口与所述冷却油出口分别与所述封闭冷却腔连通，所述环槽区与所述活塞裙部之间设有环形减空腔，其特征在于，所述活塞裙部设有面窗式减重区。

优选的，所述环槽区包括至少一道气环槽和至少一道油环槽。

优选的，所述活塞头部的顶部设有燃烧室凹坑。

优选的，所述冷却油进口为一个，所述冷却油出口为至少一个。

本发明还提供了一种整体式铸钢活塞的制造方法，本方法直接铸造出了封闭冷却腔和面窗式减重区，其制造工艺简单，降低了活塞的制造成本。

本发明所提供的一种整体式铸钢活塞的制造方法，包括以下步骤：

s₁、铸造活塞毛坯，铸造出面窗式减重区、销孔、封闭冷却腔、冷却油出口和冷却油进口；

s₂、对所述活塞毛坯进行热处理；

s₃、在所述经过热处理的活塞毛坯上加工出燃烧室凹坑、活塞头部、活塞裙部以及环槽区；

s₄、对经过s₃步骤加工的活塞进行整体磷化处理。

其中，步骤s₁中铸造活塞毛坯，还包括铸造出环形减重空腔。

其中，步骤s₃中还包括在所述经过热处理的活塞毛坯上加工出环形减重空腔的步骤。

其中，s₂步骤中所述的热处理过程包括以下步骤：

s₂₁、退火，加热温度860℃±10℃，保温2小时～3小时，炉内冷却至200℃再出炉空气冷却；

s₂₂、淬火：加热温度850℃±10℃，保温2小时～3小时然后油冷；

s₂₃、回火：加热温度580℃±20℃，保温3小时～4小时然后水冷；

s₂₄、去应力时效：加热温度250℃±10℃，保温3小时～4小时然后空冷。

其中，s₄步骤中磷化处理的温度为78℃～88℃，时间为12分钟～15分钟。

本发明所提供的整体式铸钢活塞，与现有技术相比，由于活塞裙部设有面窗式减重区，减轻重量15%～20%以上，使整体铸钢活塞重量接近同类型铝合金活塞的重量，满足发动机轻量化的要求。

本发明所提供的一种整体式铸钢活塞的制造方法，在铸造活塞毛坯的同时铸造出了面窗式减重区、封闭冷却腔、冷却油出口和冷却油进口与现有技术相比，简化了整体式铸钢活塞的生产工艺，提高了生产效率同时降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明活塞成品结构主视图；

图2是本发明活塞毛坯结构的主视图；

图3是本发明活塞毛坯结构的仰视图；

图4是本发明活塞毛坯结构进出油口剖视图。

其中，

1、活塞裙部；2、活塞头部；3、销孔；4、环槽区；5、封闭冷却腔；6、冷却油进口；7、冷却油出口；8、环形减重空腔；9、面窗式减重区；10、燃烧室凹坑。