[发明专利]一种大缸径锻钢活塞及其制造方法

说明书

本发明公开一种大缸径锻钢活塞及其制造方法，锻造活塞包括锻钢活塞顶和锻钢活塞裙，所述锻钢活塞顶与锻钢活塞裙之间通过惯性摩擦焊接连接，活塞裙部销孔设有第一润滑油槽结构和第二润滑油槽结构，所述第一润滑油槽结构和第二润滑油槽结构的长度设置方向于不同平面呈垂直结构。本发明采用了锻钢活塞顶与锻钢活塞裙通过惯性摩擦焊接连接，此种连接方式能够满足高强化柴油机应用要求；减少了传统锻钢活塞裙采用沉孔和螺栓连接的特征部位，进而减少了活塞尺寸重量。

技术领域

本发明属于活塞的技术领域，具体涉及一种大缸径锻钢活塞及其制造方法。

背景技术

面对日益加剧的全球化环境污染，世界各国采取了强有力的措施，实施严苛的排放法规标准，排放已成为柴油机获准销售的一道门槛。同时对于大功率柴油机来说，燃油消耗为其最大的运用成本，满足用户降低运营成本的要求，降低柴油机燃油消耗，提高其经济性，是柴油机发展的永恒目标。为进一步降低排放、降低油耗，柴油机最高燃烧压力也大幅度增加，最高的燃烧压力已达25MPa。而为了改善燃烧性能，活塞行程也有提高的趋势，导致活塞平均速度也有所提升。平均有效压力和活塞平均速度的增长意味着活塞比功率也呈现出不断增长的态势。因此，现代柴油机活塞首先需要具有足够的强度、刚度和可靠性，以承受日益增高的机械负荷、热负荷；这些要求活塞在保持合适的尺寸重量、保证可靠性的前提下，能承受更高的机械负荷、热负荷，对活塞的材料和结构提出新的要求。

根据国内现有活塞结构及其工况统计，不同活塞结构形式对应柴油机最高爆发压力范围如下：整体铝活塞：17～19MPa；整体铝活塞：17～19MPa；钢顶铝裙组合活塞：17～19MPa；整体球铁活塞：≤20MPa；钢顶铁裙组合活塞：≤25Mpa；以上现有活塞的具有强度低和尺寸重量大等的技术问题；因此亟需一种新型活塞来解决该技术问题。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术中的活塞强度低和尺寸重量大等不足，提供一种可以承受高爆压、降低活塞尺寸重量的大缸径锻钢活塞及其制造方法。

实现本发明的技术方案是：

本发明所述一种大缸径锻钢活塞，包括锻钢活塞顶、锻钢活塞裙和活塞销孔，所述锻钢活塞顶与锻钢活塞裙之间通过惯性摩擦焊接连接，所述活塞销孔设有第一润滑油槽结构和第二润滑油槽结构，所述第一润滑油槽结构和第二润滑油槽结构的长度设置方向于不同平面呈垂直结构交汇。

优选地，所述第一润滑油槽结构平行设置于活塞销孔轴线方向，所述第二润滑油槽结构设于活塞销孔圆周方向；所述第一润滑油槽结构和第二润滑油槽结构沿长度方向的中点分别设于活塞销孔横截面直径的两端。

优选地，所述锻钢活塞顶和锻钢活塞裙之间包括内圈焊缝和外圈焊缝，所述内圈焊缝和外圈焊缝分别位于不同的高度线位上。

上述所述的锻钢活塞的制造方法，包括以下步骤：

S1、锻钢活塞顶的处理步骤：(1)所述锻钢活塞顶经模锻成型；(2)后经正火处理；(3)粗加工；(4)调质处理：(5)半精加工；

S2、锻钢活塞裙的处理步骤：(1)所述锻钢活塞裙经锻造成型：(2)后经正火处理；(3)粗加工：(4)调质处理；(5)半精加工：

S3、经由步骤S1和S2处理后的锻钢活塞顶和锻钢活塞裙的组装：由半精加工后锻钢活塞顶与半精加工后锻钢活塞裙，利用惯性摩擦焊机进行锻钢活塞顶和锻钢活塞裙的惯性摩擦焊接。

S4、由步骤S3焊接成型后的锻钢活塞的处理步骤：(1)高温回火；(2)超声探伤；(3)精车环槽；(4)激光淬火；(5)镗活塞销孔；(6)铣“垂直交汇”的第一润滑油槽结构和第二润滑油槽结构；(7)精车头部；(8)精车型；(9)精镗活塞销孔；(10)精磨环槽：(11)修毛刺、清洗；(12)表面处理。

本发明所述锻钢活塞的制造方法具体详细的步骤如下：