[发明专利]一种活塞及活塞制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，更具体地说，特别涉及一种活塞及活塞制造方法。

背景技术

活塞是发动机的关键零件,为发动机启动发挥极其重要作用，活塞一般用来承受气体压力，通过活塞销让连杆驱使曲轴旋转。一般的活塞可以分为：柴油机活塞、汽油机活塞、通用型活塞三大类。近年来，由于发动机强化程度的不断提高，发动机的转速、平均有效压力和活塞平均速度都较以前有了大幅度的提高，因此发动机的热负荷和机械负荷都增加了，由于活塞长期在高温、高负荷、甚至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,因此很容易发生故障，甚至导致整个发动机的运转停止。

长期以来活塞研究一直是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、舒适性、可靠性和使用寿命。同时，随着世界能源问题的日趋严峻，发动机功率密度日益提高，结构日趋紧凑，对发动机活塞结构有了更高的要求。为满足大功率、高负荷、低排放的高性能柴油机的可靠性的要求，钢活塞有逐渐替代铝活塞的趋势，尤其是铸钢活塞相比锻钢活塞等其他形式的钢活塞制造成本低、生产周期短而更具优势。但铸钢活塞存在油腔成型困难、铸造组织致密度低而强度较差的问题，极大的阻碍了其批量化应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题为提供一种活塞，该活塞通过其结构设计，能够有效减少因铸钢活塞组织致密度差而造成活塞容易开裂失效的现象，提高活塞的使用性能。

一种活塞，包括一体成型的上方头部与下方裙部，所述头部的上端设置有燃烧室，所述头部的下端设置有冷却油腔，所述冷却油腔呈环状布置，所述冷却油腔与所述裙部之间的隔壁上设置有进油口与出油口，所述裙部上设置有呈左右对称布置的两个面窗，所述两个面窗之间贯穿设置有轴线呈水平布置的销孔，所述销孔用于与外设活塞销连接，其中，所述冷却油腔的直径与所述销孔的轴线相垂直位置处所述冷却油腔的内腔高为d1，所述冷却油腔的直径与所述销孔的轴线相平行位置处所述冷却油腔的内腔高为d2，所述冷却油腔的内腔高d1小于d2且从d1处到d2处逐渐升高。

优选地，所述进油口与所述出油口以所述冷却油腔的圆心为中心呈对称布置。

优选地，所述冷却油腔贴近所述面窗处的内壁半径值为R1，所述冷却油腔远离所述面窗处的内壁半径值为R2，所述冷却油腔的内壁半径值R1大于R2且从R1处到R2处逐渐减小。

优选地，所述冷却油腔与所述裙部之间的隔壁上设置有以所述冷却油腔圆心为中心呈对称布置的两个工艺孔，所述工艺孔与所述进油口及所述出油口之间设置有规定间距。

优选地，所述工艺孔内设置有内螺纹，所述内螺纹上匹配连接有螺堵密封件。

优选地，所述工艺孔为圆形孔或腰形孔。

本发明还提供了一种活塞制造方法，通过该活塞制造方法，能有效实现上述活塞的制造。

一种活塞制造方法，包括步骤：

S01、构建活塞模具，在活塞的冷却油腔位置处布置与冷却油腔形状一致的陶瓷芯，在陶瓷芯下方布置两个工艺孔、进油口、出油口的成型内模，在活塞的销孔两侧位置处设置侧冒口，其中，所述陶瓷芯的直径与所述销孔的轴线相垂直位置处所述陶瓷芯的高度为d1，所述陶瓷芯的直径与所述销孔的轴线相平行位置处所述陶瓷芯的高度为d2，所述陶瓷芯的高度d1小于d2且从d1处到d2处逐渐升高；所述陶瓷芯贴近所述面窗处的外壁半径值为R1，所述陶瓷芯远离所述面窗处的外壁半径值为R2，所述陶瓷芯的外壁半径值R1大于R2且从R1处到R2处逐渐减小；

S02、往活塞模具内浇注熔融金属液，形成包含有陶瓷芯的活塞毛坯；

S03、在活塞毛坯的两个工艺孔、进油口、出油口位置处向陶瓷芯内部钻设导流孔，直至导流孔接触冷却油腔内壁；

S04、将活塞毛坯放置于熔融状态的纯碱中加热至规定温度直至陶瓷芯腐蚀溶解，清除陶瓷芯获得成型的冷却油腔。

优选地，在步骤S04中，将活塞毛坯放置于熔融状态的纯碱中加热至550℃至600℃。

优选地，在步骤S04后面还包括步骤S05：

S05、在工艺孔内加工内螺纹，内螺纹内匹配螺堵密封件。

本发明的有益效果是：本发明提供的该活塞及活塞制造方法所得到的活塞的冷却油腔为一种变截面冷却油腔，从而使冷却油腔外壁的壁厚更加均匀，能够有效减少因铸钢活塞组织致密度差而造成活塞容易开裂失效的现象，克服了常规活塞冷却油腔外壁薄弱处容易变形开裂的风险，提高活塞的使用性能。