[发明专利]一种钢活塞及其成型方法

说明书

本发明公开了一种钢活塞及其成型方法，钢活塞包括活塞上部和活塞下部，活塞上部的底部设有至少两个呈间隔对称布置的上断面，活塞下部的顶部设有与上断面相对应的下断面，上断面与下断面焊接连接。方法包括以下步骤：S1：毛坯成型；S2：外圆加工；S3：油腔成型；S4：成型上断面和下断面；S5：焊接；S6：焊后处理。本发明具有制造成本低、易于成型、可提高柴油机使用可靠性等优点。

技术领域

本发明主要涉及内燃机技术领域，尤其涉及一种钢活塞及其成型方法。

背景技术

柴油机的排放升级，活塞是关键零部件，钢结构活塞替代铝结构活塞是柴油机满足国Ⅵ及以上排放要求的重要手段之一。近年来全钢结构活塞在高速柴油机的应用日益广泛，全钢活塞锻造成形，但全钢活塞锻造成型工艺难度大、成本高，同时，为降低活塞头部及环槽温度设置的环形内冷却油腔加工工艺性较差，加工难度大，效率低、成本高。

现有技术为钢活塞的成型和内冷却油道的加工提供了很好的思路和方法，这些技术方案主要存在着以下问题，一是钢活塞加工成本高，二是加工难度大，三是技术可靠性不足等问题，特别是活塞毛坯生产成本高是各种方案的共同缺陷。如专利号CN200480018072.3涉及的整体式活塞成型方法，存在着毛坯锻造成本高，油道加工难度大、加工效率低。专利号CN103124841A涉及的整体式活塞成型方法，存在着毛坯锻造成本高，摩擦焊接后在活塞的油道内存在焊接飞边，飞边表面的氧化皮微粒在活塞运动过程中被反复振荡冲击后被带入到润滑油内，对柴油机的运行带来了很大的风险。专利号CN200880122140.9涉及的整体式活塞成型方法，存在着毛坯锻造成本高，同时在活塞顶部排气门对应区域热应力较大，激光焊缝较非焊接区有较大的失效风险。专利号CN1685140A涉及的整体式活塞成型方法，活塞由上部和下部组成，活塞上部包括环肋、凹腔燃烧室、冷却通道，在冷却通道内冷却通道内有若径向分部的支撑肋；活塞下部包括环形和全圆形连接表面的承载肋连接到活塞销座上，活塞上下部加工后，上部的环肋与活塞下部的承载肋通过焊接或者钎焊不可拆卸的连接；这种方法存在着活塞上下部结构相对复杂，综合锻造成本较高，从图例看可能的焊接方法是摩擦焊接，摩擦焊接后存在着焊接飞边，飞边表面的氧化皮微粒在活塞运动过程中可能剥落， 落入到润滑油内，对柴油机的运行带来了较大的风险；如采用激光、电子束焊接、钎焊等，受焊缝位置设置的影响，会加大活塞长度、增加活塞重量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种制造成本低、易于成型、可提高柴油机使用可靠性的钢活塞及其成型方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种钢活塞，包括活塞上部和活塞下部，所述活塞上部的底部设有至少两个呈间隔对称布置的上断面，所述活塞下部的顶部设有与所述上断面相对应的下断面，所述上断面与下断面焊接连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述上断面和下断面设置为斜面或弧形面。

所述活塞上部的底部设有上销孔段，所述上断面设置在上销孔段开口的两侧，所述活塞下部的顶部设有下销孔段，所述下断面设置在下销孔段开口的两侧，所述上断面与下断面焊接连接、且上销孔段与下销孔段围合形成销孔。

同一销孔处的两个上断面形成V形结构，同一销孔处的两个下断面形成V形结构。

所述活塞下部上设有销孔，所述下断面设置在销孔的顶部位置。

所述上断面与下断面均设置为弧形面。

所述活塞上部上开设有环形内冷油道，所述上销孔段上开设与所述环形内冷油道相通的油孔。

一种基于上述的钢活塞的成型方法，包括以下步骤：

S1：毛坯成型：分别成型出活塞上部和活塞下部的粗坯结构；