[发明专利]用于制造活塞的方法

说明书

本发明涉及一种用于制造活塞(1)的方法，该活塞至少在面向活塞头(2)的周向区域中由适合于锻造的轻金属合金制成并且具有至少一个环形承载件(3)以容纳活塞环。对于本发明来说至关重要的是，以这种方式在第一成形工具(5)中成型活塞坯件(4)，直到活塞坯件通过强制接合围绕通过烧结过程制造的环形承载件(3)，将预先锻造的活塞坯件(4)从第一成形工具(5)中取出并放置在第二成形工具(7)中，并且插入压紧工具(6)，该压紧工具在进一步锻造步骤期间压紧环形承载件(3)，压入最终成形冲头(8)，并且由此成型活塞坯件(4)以形成活塞(1)。

技术领域

本发明涉及一种用于制造活塞的方法，该活塞至少在靠近活塞头的周向区域中由轻金属合金构成。本发明还涉及一种通过该方法制造的活塞。

背景技术

DE102012024406A1公开了一种用于制造活塞的所述类型的方法，其中至少靠近活塞头的周向活塞裙区域由适合于锻造的轻金属合金构成并且具有至少一个环形承载件以容纳活塞环。已知的方法从具有阶梯式周向表面的活塞开始，更具体地说，从阶梯开始，使得活塞朝向活塞头具有减小的直径，并且环形承载件被放置在该阶梯上，然后通过锻造活塞而牢固地连接至活塞。然而，这种方法的缺点是，在环形承载件的锻入期间，相对高的力起作用，并且这些力必须经由先前锻造的且相对薄壁的内部形状区域消散，在那里导致高负载并且可能也导致与所述负载相关联的损坏。

DE3300582C2公开了一种涉及用于在由奥氏体铁合金构成的活塞上制造环形承载件的粉末冶金的方法。在这种情况下，铁合金的装料首先在炉中熔化，将熔体倒出并通过水、空气或气流雾化以产生粒度在0.044至0.42mm的范围内的具有奥氏体白口铸铁结构但没有有效的生坯强度的粉末。然后，以这种方式制造的材料在还原性气氛中退火，并且将一定量的润滑剂(足以确保产生期望的凹槽形状的随后的压缩产生最大可能的生坯密度)加入到所述材料中，然后在保护气氛中烧尽润滑剂，之后烧结压缩的材料，然后突然冷却。

通常，提高的点火压力和更高的燃烧温度是发动机开发中已知的能够使燃料消耗降低的手段。然而，提高的点火压力和更高的燃烧温度也对活塞所用的材料提出了更高的要求，因此这些材料通常通过重力铸造工艺由铝合金制成。对于特殊要求，锻造的活塞也用于制造火花点火式发动机，因为成型过程可以在一些情况下给予它们更好的物理材料特性。

同样由于提高的点火压力，用于增强第一活塞环凹槽的环形承载件也越来越多地被浇铸到活塞中，其中这些环形承载件通常由奥氏体铸铁通过离心浇铸和永久铸模使用Al-Fin工艺制造，这导致了环形承载件与活塞合金之间的冶金结合。然而，这种Al-Fin工艺不能应用于锻造的环形承载件活塞，因为锻造坯件的表面上存在的氧化皮而不可能形成冶金结合。

因此，在锻造的活塞的情况下，迄今为止的做法是例如将比制造活塞的随后的凹槽更大的凹槽加工成轮廓接近最终状态的锻造坯件，然后通过热涂布方法以耐磨材料填充该凹槽。然后在进一步的加工操作中，制造环形凹槽的最终几何形状，其中通过热喷涂施加的耐磨材料来确保凹槽增强。但是，这种方法相对复杂，因此极其昂贵。

环形承载件的锻入提供了另一种可能性，例如，从DE102012024406A1中知晓的方法，其中，在第一成形步骤中，首先以这种方式对镦锻的活塞坯件进行预成型或预加工，使得在活塞凹槽增强件的最终位置处预先形成在第二成形步骤之前环形承载件可以定位在其上的表面。然而，如果环形承载件在锻入之前已经例如通过机械加工而设置有底切，则在第二成形步骤中仅仅可能在环形承载件与活塞坯件之间产生机械互锁。然而，这种方法的缺点是相对高的制造成本，这尤其是由于制造底切以及需要额外的锻造或加工步骤而造成的。

此外已经发现，由于活塞材料的铝合金和潜在的环形承载件合金的铁合金的不同的膨胀系数，机械制造的底切在高点火压力下不足以永久地确保机械结合并避免由于环形承载件与活塞结合的失败而造成的损坏。

发明内容