[发明专利]一种铸铝发动机活塞部件的制造方法

说明书

本发明公开了一种铸铝发动机活塞部件的制造方法，具体包括以下步骤：将陶瓷块为i₃N₄或者部分稳定氧化锆PSZ按照铸铝活塞(铝硅合金或者铝铜合金)顶部的不规则形状进行加工，之后表面进行预金属化处理；根据铸铝活塞顶部的不规则形状制作中间过渡层，与陶瓷和活塞配合并预留钎料填充缝隙；将不同钎料分别填充至陶瓷与中间过渡层之间，中间层与铸铝活塞顶部之间，分别通过钎焊进行连接；焊后对活塞进行热处理，消除残余应力。本发明的一种铸铝发动机活塞部件的制造方法，具有焊缝结合牢固、抗热冲击性能高、陶瓷无裂纹等优点。

技术领域

本发明涉及一种铸铝发动机活塞部件的制造方法，属于发动机零部件制造领域。

背景技术

活塞是发动机汽缸体中作往复运动的机件。活塞的基本结构可分为顶部、头部和裙部。活塞顶部是组成燃烧室的主要部分，其形状与所选用的燃烧室形式有关。汽油机多采用平顶活塞，其优点是吸热面积小。柴油机活塞顶部常常有各种各样的凹坑，其具体形状、位置和大小都必须与柴油机的混合气形成与燃烧的要求相适应。活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。活塞直接与高温气体接触，瞬时温度可达2500K以上，因此，受热严重，而散热条件又很差，所以活塞工作时温度很高，顶部高达600～700K，且温度分布很不均匀；活塞顶部承受气体压力很大，特别是作功行程压力最大，这就使得活塞产生冲击，并承受侧压力的作用；活塞在气缸内以很高的速度(8～12m/s)往复运动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的惯性力，使活塞受到很大的附加载荷。活塞在这种恶劣的条件下工作，会产生变形并加速磨损，还会产生附加载荷和热应力，同时受到燃气的化学腐蚀作用。

结构陶瓷具有优越的强度硬度、耐高温、耐氧化、耐磨损、耐腐蚀等特色，在严苛的工作环境和应用条件下也能展现较高的稳定性和良好的机械性能，因此将陶瓷和金属连接在一起制造复合结构有很大的应用前景，现有技术主要是采用活性钎焊法，但由于活性钎焊温度要求较高，而铸铝材料活塞熔点较低，所以无法适用，目前铸铝活塞与陶瓷大多采用机械方法连接，这又会导致陶瓷易开裂等问题。

发明内容

本发明提供了一种铸铝发动机活塞的制造方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种铸铝发动机活塞部件的制造方法，先将陶瓷与纯铜中间层以银铜铟为钎料进行钎焊，再将铜中间层与铸铝活塞以铝硅铜为钎料钎焊的方法连接。具体步骤如下：

步骤1、将陶瓷块按照铸铝活塞顶部的不规则形状进行加工，然后表面进行预金属化处理；

步骤2、根据活塞顶部的不规则形状制作中间过渡层，与陶瓷和活塞配合无明显错位并留有缝隙；

步骤3、将钎料填充至陶瓷与中间过渡层之间，配合紧密，无明显错位，随后放入炉中缓慢升温，达到焊接温度后进行钎焊，保温一段时间，然后缓慢降温；

步骤4、将钎料填充至中间层与铸铝活塞顶部之间，配合紧密，无明显错位，随后放入炉中进行钎焊；

步骤5、焊后对活塞进行热处理，消除残余应力。

其中，陶瓷材料为Si₃N₄或部分稳定氧化锆(PSZ)、铸铝为铝硅合金或者铝铜合金；焊接方法为在真空室或氩气等惰性气体保护下钎焊；

其中，步骤1中，预金属化处理为化学镀镍；

其中，步骤2中，中间过渡层为纯铜；

其中，步骤3中，钎料为银铜铟，形状为粉状或箔状；

其中，步骤3中，缓升曲线为先以5-8℃/min升温至480-500℃，保温10-20min，再以3-5℃/min升温至740-760℃；缓降曲线为先以1.5-2.5℃/min降温至450-550℃后空冷。