[实用新型]一种钢顶铁裙整体活塞

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种内燃机上的活塞，尤其是一种整体活塞。

背景技术

活塞是大缸径中速柴油机的关键部件，长期处于高温、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和热负荷，是柴油机中故障发生较多的零部件之一。最高燃烧压力和活塞比功率两个指标分别表征活塞承受机械负荷和热负荷的能力。

随着大缸径中速柴油机强化系数的提高，活塞的结构型式逐渐由整体铸铝活塞、整体铸铁活塞，过渡到钢顶铝裙组合活塞，再到钢顶铁裙组合活塞，并开发了新一代的钢顶钢裙组合活塞。但是，现在新开发的大缸径中高速柴油机活塞的主流仍是钢顶铁裙组合活塞。

现有技术的钢顶铁裙组合活塞的主体是活塞顶和活塞裙，两部分通过高精密高强度螺栓联接而成。钢材具有良好的高温和常温性能，是抗活塞顶机械负荷和热负荷的理想材料，同时铸铁具有良好的摩擦学性能和较高的力学性能，膨胀系数也与缸套基本一致能有效减小配缸间隙，是做活塞裙的理想材料。但是，螺纹联接是有很大应力集中的联接，材料、加工或装配过程中的细小瑕疵都可能导致螺纹联接疲劳强度降低，引起螺纹联接失效，进而导致活塞失效，造成严重的事故。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、安全可靠性高的钢顶铁裙整体活塞。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种钢顶铁裙整体活塞，包括钢活塞顶和球墨铸铁活塞裙，所述钢活塞顶具有直径较小的第一内支撑圈和直径较大的第一外支撑圈， 所述球墨铸铁活塞裙具有直径较小的第二内支撑圈和直径较大的第二外支撑圈，所述第一内支撑圈与第二内支撑圈之间置有钎料并通过钎焊联接，第一内支撑圈与第二内支撑圈之间还插有定位销，所述第一外支撑圈与第二外支撑圈之间置有钎料并通过钎焊联接。

所述钢活塞顶的第一内支撑圈上开有第一定位销孔，所述球墨铸铁活塞裙的第二内支撑圈上开有相应的第二定位销孔，所述定位销的两端分别插入第一定位销孔和第二定位销孔中。

所述钎料为箔状紫铜钎料。

采用上述技术方案后，本实用新型具有的有益效果如下：

相对于组合活塞，本实用新型的整体活塞，刚性更好，加工的精度更高；活塞环槽的精度和活塞顶与活塞裙的同轴度提高，能缩小配缸间隙，减小活塞环和环槽的磨损，降低油耗和机油耗；本实用新型的整体活塞没有应力集中严重、且抗疲劳性能差的螺纹联接，提高了可靠性，降低了全寿命周期成本。

相对于螺纹联接的组合活塞，钎焊整体活塞的联接面积远大于螺栓联接面积，因此，联接处安全系数更大，便于优化结构，使结构简单、减轻重量和惯性；同时钎焊联接的布置也比螺栓联接的布置容易得多。

相对于钢顶钢裙熔化焊联接的整体活塞，本实用新型的整体活塞的球墨铸铁活塞裙部在微观结构上有游离态的石墨，与缸套的摩擦学匹配性更好，缸套的磨损更小。

本实用新型的钢活塞顶、球墨铸铁活塞裙组装件采用高温真空钎焊，以使母材在熔融的钎料中充分溶解，并充分合金化，形成高性能的钎缝，其组织为:铁素体基体上分布长块状的铜相，铁素体基体和铜相上均有弥散分布的Fe₃C，其抗拉强度大于600MPa，冲击功大于10J，综合力学性能完全能满足高强化柴油机活塞的要求；同时，采用箔状钎料，能使母材溶解相对均匀，不会出现熔蚀缺陷；

在钎料的选择上：箔状紫铜钎缝宽度对钎缝性能影响小，易于工程化，可靠性高；同时箔状紫铜钎料成本较低。

附图说明

以下结合附图给出的实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的钢顶铁裙整体活塞的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的钢顶铁裙整体活塞，包括钢活塞顶1和球墨铸铁活塞裙2，所述钢活塞顶1具有直径较小的第一内支撑圈M和直径较大的第一外支撑圈N， 所述球墨铸铁活塞裙2具有直径较小的第二内支撑圈m和直径较大的第二外支撑圈n，所述第一内支撑圈M与第二内支撑圈m之间置有钎料并通过钎焊联接，第一内支撑圈M与第二内支撑圈m之间还插有定位销3，所述第一外支撑圈N与第二外支撑圈n之间置有钎料并通过钎焊联接。

如图1所示，所述钢活塞顶1的第一内支撑圈M上开有第一定位销孔1-1，所述球墨铸铁活塞裙2的第二内支撑圈m上开有相应的第二定位销孔2-1，所述定位销3的两端分别插入第一定位销孔1-1和第二定位销孔1-2中。

所述钎料为箔状紫铜钎料。