[发明专利]制造内燃机用的活塞的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造内燃机用的活塞的方法，所述活塞带有燃烧凹坑，其中，将加强燃烧凹坑边缘的环形纤维预制件固定在铸模内，随后，将熔融的低硅铝-铜引入铸模，由此在熔融的铝-铜和纤维预制件之间产生压差，该压差使得熔融的铝-铜完全渗透纤维预制件，从而将纤维预制件模制在燃烧凹坑边缘内。

背景技术

专利文献DE 3430056C1公开了这种制造方法。但其缺点是，熔融的铝-铜在凝固时体积缩小较大，这在凝固的材料中产生非常高的微孔率，由此明显降低了材料的强度。

发明内容

因此，本发明的任务在于，改善利用低硅铝-铜合金制造活塞的这种已知方法，使得能够制造出适合200bar以上的点火负荷的活塞，并且提高活塞材料的强度，使得能够在活塞主体中模制出无缺陷的下凹且边缘锋利的燃烧凹坑。

根据权利要求1，按照如下方式解决该任务：借助热等静压再次压实根据上述方法制造的活塞坯，由此产生质量高且能承受重载的活塞。

本发明的合适的实施方案由从属权利要求的主题给出，其中特别通过借助阳极氧化在第二和第三活塞环的侧面和底面上形成耐磨的氧化铝镀层，并且通过对活塞销孔进行滚光处理，来进一步提高根据本发明的活塞的质量。

附图说明

下面借助附图描述根据本发明用于制造内燃机用的活塞的方法。其中：

图1是根据本发明的方法制造的活塞的顶部的俯视图；

图2是沿着活塞轴线的分成两半的剖面图，其中左边半个图是沿着活塞销轴线B的活塞剖面图，右边半个图是沿着与活塞销轴线B垂直的轴线A的活塞剖面图。

具体实施方式

为实施根据本发明的用于制造内燃机(特别是柴油机)用的活塞1的方法，使用尽可能没有硅的铝-铜合金，该合金可具有如下组成，其中数据表示各个合金成分的重量百分比：

Cu    3.5到4.5

Ni    1.7到2.3

Mg    1.2到1.8

Si    最多0.7

Fe    最多1.0

Mn    最多0.35

Ti    最多0.25

Zn    最多0.35

Al    其余

另一种适合根据本发明的方法制造活塞的合金由下面的成分构成：(数据是重量百分比)

Cu    1.8到2.7

Mg    1.2到1.8

Fe    0.9到1.4

Ni    0.8到1.4

Si    最多0.25

Al    其余

使用铸造方法制造带有燃烧凹坑2的活塞1，借助该铸造方法，可以用纤维预制件3加强燃烧凹坑2的边缘，并还可为活塞1设置供活塞压缩环用的活塞环槽镶圈4。该铸造方法必须具有这样的性质，即在熔融铝-铜合金和纤维预制件3之间产生足够大的压差，以使铸造时使用的熔融铝-铜合金在凝固之前完全渗透纤维预制件3。此后，纤维预制件3的单个纤维与凝固的熔融铝-铜合金牢固连接，并且纤维预制件3本身也和活塞1的其余部分牢固连接。

纤维预制件3的纤维作为短纤维，由陶瓷材料(例如氧化铝)制成。通过将纤维首先制备成含水的含粘合剂悬浮液，来将纤维预制件3制成矩形横截面的环形体。随后，将悬浮液倒入其形状与纤维预制件3对应的可透水铸模内，在铸模中，水从悬浮液中分离出去。然后，使由此产生的具有纤维预制件3形状的物体干燥，为提高该物体的强度，可对其进行机械复压。这里，争取使每单位体积中纤维所占的份额为10％到20％。

在现有技术中，已知多种用于制造本发明的活塞的铸造方法。在一种称为直接模压铸造的铸造方法中，首先将纤维预制件3和活塞环槽镶圈4放入并固定在不动的铸模内。由此，纤维预制件3与活塞轴线10同轴并处于活塞顶部5的平面内，活塞环槽镶圈4与活塞轴线10同轴，并且其活塞顶部5的距离与活塞头部6的轴向长度对应。随后，将流体形式的熔融铝(铝-铜合金)倒入铸模，并且使可轴向运动的铸模型芯沉入铸模，该铸模型芯首先封闭铸模，然后向慢慢凝固的熔融铝施加压力。

一方面，向熔融铝施加的压力使得熔融铝渗透纤维预制件3。另一方面，向熔融铝施加的压力降低凝固的铝的孔隙率。这可使活塞材料具有用于特定目的足够的强度。