[发明专利]具有冶金结合衬套的钢活塞及制造方法

说明书

提供了一种钢制活塞，其具有通过激光熔覆或激光增材制造施加到销孔表面的衬套。衬套由诸如青铜的金属制成，并冶金结合到活塞的钢上。因此，衬套不会通过相对于销孔表面旋转而失效。衬套具有基于衬套总体积的0.05％至5％的孔隙率，并且厚度在0.07mm至6mm之间。与具有单独的钢背衬套的典型活塞相比，由于金属通过激光熔覆或激光增材制造直接施加到钢上，活塞的整体尺寸减小，并且避免了衬套旋转的可能性。该衬套还提供抗刮擦性和增强的销孔单位承载能力。

相关申请的交叉引用

本美国实用专利申请要求在2017年2月17日提交的序号为62/460,252的美国临时专利申请和在2018年1月25日提交的序号为15/880,359的美国实用专利申请的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

背景技术

1.技术领域

本申请一般涉及用于内燃机的活塞，以及制造活塞的方法。

2.相关技术

用于内燃机的活塞通常包括呈现燃烧表面的上冠部和包括一对销毂的下冠部，每个销毂限定了一个销孔。销孔接收活塞销，并且活塞销容纳在连杆的小端中，连杆将活塞连接到发动机的曲轴。活塞销与活塞分开形成，因此活塞销在连杆移动时能够在销孔内滑动或浮动。为了降低销孔失效(即刮擦)的风险以及增加销孔的承载能力，衬套设置在活塞销周围的销孔中。衬套由与用于形成销毂的金属分开的金属材料形成。然而，衬套增加了活塞的重量和尺寸。传统的衬套通常压配合到活塞中并且将以一种可能的故障模式旋转。

发明内容

本申请一方面提供了一种制造活塞的方法。该方法包括以下步骤：提供一个主体部分，所述主体部分包括冠部以及从所述冠部悬垂的销毂，所述销毂呈现销孔表面；以及将衬套施加到至少一个所述销孔表面。施加衬套的步骤包括激光熔覆或激光增材制造。根据所述方法形成的衬套具有典型衬套的优点，抗刮擦，且销孔的单位承载能力增加，并且销毂尺寸减小而不存在衬套旋转的可能性。施加金属的方法还使衬套具有低孔隙率，低孔隙率是活塞销孔衬套的优选特征。

本申请另一方面提供了一种用于内燃机的活塞。所述活塞包括包含冠部的主体部分，所述主体部分包括从冠部悬垂的销毂，每个销毂呈现一个销孔表面。衬套冶金结合到至少一个所述销孔表面，并且所述衬套的孔隙率为基于所述衬套总体积的0.05％至5％。金属被直接施加到销孔表面，与典型的带有单独的钢背衬套的活塞销毂相比，这减小了销毂和活塞的整体尺寸，并消除了衬套旋转的可能性。所述衬套还提供了用于活塞销孔中的典型衬套的优点，抗刮擦性，以及增强的销孔单位承载能力。

附图简要说明

当结合以下详细描述和附图考虑时，本申请的这些和其他方面、特征及优点将更容易被理解，其中：

图1是根据一示例性实施例的钢活塞的横截面侧视图，该钢活塞包括冶金结合到销孔表面的钢的青铜衬套。

示例性实施方案的详细描述

本申请一方面提供了一种活塞10，例如钢活塞10，其设计有金属衬套12，所述金属衬套12通过例如激光熔覆或激光增材制造的添加、制造或沉积工艺直接施加到销毂16的至少一个销孔表面14上，因此所述衬套12冶金结合到所述销孔表面14的钢上。由于用于形成所述衬套12的金属直接施加到所述销孔表面14的钢上，与具有单独的钢背衬套的典型活塞销毂相比，所述销毂16的厚度和尺寸以及所述活塞10的整体尺寸减小，并且消除了衬套旋转的可能性。所述衬套12提供了活塞销孔中使用的典型衬套的优点。所述衬套12还提供抗刮擦性以及增强的销孔的单位承载能力。由于冶金结合衬套12的优点，不需要在故障期间沿着或相对于所述销孔表面14旋转的，并且增加了活塞10的重量和尺寸的常规衬套。