专利名称：新型激光焊接锻钢结构活塞的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种活塞，尤其是一种新型激光焊接锻钢结构活塞。
背景技术：
近十几年来，发动机设计、制造技术得以迅速提高，特别是柴油发动机都在向大功 率、高负荷方向发展，强化程度不断提高，爆发压力已超过20MPa，同时排放要求越来越严 格，原铝质活塞虽然有重量轻的优点，但铝材质已逐渐不能满足发动机高功率、高强化、低 排放的要求。为此，国内外活塞设计制造商致力于设计开发既具有高可靠性又能满足经济 型及排放要求的新型活塞，如液态模锻陶瓷纤维结构铝活塞、钢顶铝裙结构的摆体式铰接 结构活塞、铸铁活塞等，以上结构设计都存在各种缺点，如液态模锻陶瓷纤维结构铝活塞对 毛坯成型工艺要求高，特别是陶瓷纤维结构，必须在高压力下才能成型；摆体式铰接结构 活塞其活塞头与活塞裙分开加工制造，通过活塞销连接起来，活塞头锻钢材料，活塞裙采用 铝材料制造，因为活塞头与活塞裙分开制造，增加了加工成本，并且难以形成封闭的冷却油 腔，活塞冷却效果差，同时因为需要更长的活塞销进行连接，总体重量也有所增加，铸铁活 塞在制造过程中，对环境造成污染，内冷油腔结构也难以实现。中国专利ZL(^823630. 0公开了一种具有泄油槽的封闭室整体活塞，该活塞头具 有一形成于其上表面的燃烧杯和在一环带的外表面上形成的多个活塞环槽。在活塞头内形 成一机油冷却室，该冷却室是由燃烧杯的壁和环带限定。该活塞具有结合的、不可动的活塞 裙，该活塞裙设成与活塞销凸台成整体并且在其上端被固定到活塞环带。活塞环放置在每 个活塞环槽中，同时活塞头还设有一泄油槽，该槽设置在最低的环槽的下面。该结构，虽然 对缸套、活塞环及活塞间的机油控制起到一定作用，但还是有相当数量的机油上行并绕过 气环上窜至燃烧室，导致机油消耗高，不利于排放控制。中国专利ZL200520087667. 6公开了一种焊接式锻钢整体活塞，其由锻造成的活 塞环体与活塞本体经加工后通过焊接固定成为活塞本体；在环槽与燃烧室之间的活塞本体 形成封闭冷却油腔，冷却油腔通过进、出油孔与外部相通；在环槽下方，活塞本体上方加工 有环形槽。该专利对机油消耗的控制或降低亦未提出明确的结构性方案。
实用新型内容本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、降低机油 耗，减少发动机有害排放的新型激光焊接锻钢结构活塞。为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案—种新型激光焊接锻钢结构活塞，它包括锻造成的活塞环体与活塞本体；活塞环 体与活塞本体激光焊接成型；在活塞环体与活塞本体间是封闭的冷却油腔，冷却油腔通过 进、出油孔与外部相通；在活塞环体下部设有油环槽，与油环槽位置相应的活塞本体处设有 环形槽，所述油环槽与环形槽间设有环带，环带上设置若干连通油环槽与环形槽的回油孔。一种新型激光焊接锻钢结构活塞，它包括锻造成的活塞环体与活塞本体；活塞环体与活塞本体与激光焊接成型；在活塞环体与活塞本体间是封闭的冷却油腔，冷却油腔通 过进、出油孔与外部相通；在活塞环体下部设有油环槽，与油环槽位置相应的活塞本体处设 有环形槽，所述油环槽的下侧面上设置若干个水平回油盲孔。所述活塞环体与活塞本体通过焊接区和配合区连接，所述焊接区位于冷却油腔上 部的活塞环体与活塞本体接触处，焊接区为一圆柱面；所述配合区位于冷却油腔下侧部的 活塞环体与活塞本体接触处，配合区为一阶梯面或齿形啮合面。所述活塞环体与活塞本体通过焊接区和配合区连接，所述焊接区位于冷却油腔侧 面的活塞环体与活塞本体接触处，焊接区为一圆环面，所述配合区位于冷却油腔下侧部的 活塞环体与活塞本体接触处，配合区为一阶梯面或齿形啮合面。所述活塞本体下部为内腔，并设有销孔，环形槽与活塞内腔是不相通的；或者在垂 直销孔方向与活塞内腔是相通的。所述环带的直径小于缸孔0. 8-3. 5mm。所述回油孔的轴向方向与活塞中心线平行。所述水平回油盲孔中心线在油环槽下侧面上或高于油环槽下侧面，该回油盲孔的 轴向方向与活塞中心线垂直。所述活塞环体上还设有若干个气环槽。本实用新型采用上述结构，活塞环体与活塞本体分别锻造加工后，活塞环体与活 塞本体首先通过焊接区和配合区组合在一起，然后使用激光焊于焊接区焊接成型通过焊接 成为一体，并形成封闭冷却油腔，冷却油腔的形成工艺简化使活塞整体结构刚度增加，特别 是活塞环体部位热态下变形小。油环槽以下活塞本体上方加工出环形槽，在油环槽与环形 槽之间形成一直径较细的环带，环带的直径一般比缸孔直径减小0. 8-3. 5mm，通过回油孔使 油环槽与环形槽贯通，不仅减轻了重量，增加了活塞本体柔性，而且有利于油环槽部位机油 回油，特别是油环槽底部的机油，通过回油孔直接回流到环形槽中；或通过油环槽侧面的回 油盲孔，经油环槽下侧直径较细的环带回流到环形槽中，防止由于机油压力高导致机油上 窜，有利于降低机油耗，减少发动机的有害排放。本实用新型的有益效果是结构简单，使用方便，成本低，污染少。
图1是本实用新型结构的主视剖面图；图2是图1的左视剖面图；图3是本实用新型的立体示意图。其中1.活塞环体，2.燃烧室，3.焊接区，4.油环槽，5.回油孔，6冷却油腔，7.活 塞本体，8.销孔，9.环形槽，10.配合区，11.气环槽，12.进、出油孔13.环形槽，14.内腔， 15.回油盲孔。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。实施例1 如附图1、图2所示，新型激光焊接锻钢结构活塞，其包括锻造成的活塞环体1与活塞本体7，活塞环体1与活塞本体7首先通过焊接区3和配合区10组合在一起，并使用激光 通过焊接区3焊接成型；在活塞本体7上部加工形成燃烧室2，活塞环体1外圆加工形成环 槽(包括下部的油环槽4和上部若干个的气环槽11)，并在环槽与燃烧室2之间形成封闭的 冷却油腔6，冷却油腔6通过进、出油孔12与外部或内腔14相通，活塞本体7侧面与活塞环 体1接触处位置加工有环形槽9，油环槽4与环形槽9间设有环带，在环带上设有若干个回 油孔5，油环槽4与环形槽9通过回油孔5相通。焊接区3位于冷却油腔6上部的活塞环体1与活塞本体7接触处，焊接区为一圆 柱面；或者根据不同的焊接工艺，焊接区位于冷却油腔6侧面的活塞环体1与活塞本体7接 触处，焊接区3为一圆环面，使活塞本体7与活塞环体1焊接成为一个整体，此结构环槽的 环形焊接面可适当下移。配合区10位于冷却油腔6与环槽之间，配合区10设计为一阶梯结构或齿形啮合 结构，此结构也可以根据工艺需要和设计要求设计成其它结构，主要是能够密封冷却油腔6 即可。油环槽4以下活塞本体7上方加工出环形槽9，在油环槽4与环形槽9之间形成一 直径较细的环带，通过两个或多个回油孔5使油环槽4与环形槽9贯通，有利于油环槽4部 位特别是油环槽4底部的机油回流到环形槽9，回油孔5的轴向方向与活塞中心线平行，本实用新型生产步骤及方法是，分别锻造出活塞环体1毛坯、活塞本体7毛坯；分 别对活塞环体1毛坯及活塞本体7毛坯进行热处理；分别对活塞环体1毛坯及活塞本体7 毛坯进行粗加工，加工出冷却油腔6及焊接端面及配合端面，然后将活塞环体1与活塞本体 7通过焊接端面和配合端面装配成为一个整体，最后用激光焊将焊接端面焊接使之成为一 个整体；然后分别加工出燃烧室2，环槽(油环槽4，气环槽11)，进、出油孔12、环形槽9，回 油孔5、销孔8等部位；最后对活塞表面进行磷化或石墨化等表面处理。活塞环体1、活塞本体7由可锻造的钢材制成。焊接采用激光焊接焊接成型。实施例2:在本实施例中，也可以设计若干回油盲孔15，回油盲孔15设置在油环槽4的下侧 面上回油盲孔15中心线在油环槽4下侧面上或高于油环槽14下侧面，该回油盲孔15的轴 向方向与活塞中心线垂直。油环槽4部位特别是底部的机油经油环槽4下侧的回油盲孔15 及直径较细的环带回流到环形槽9中。其余与实施例1相同，不再赘述。实施例3 与实施例1不同的是在活塞环槽下方，活塞本体7上方加工的环形槽9在垂直销 孔8方向与活塞内腔14是相通的。其余与实施例1相同，在此不再赘述。
权利要求1.一种新型激光焊接锻钢结构活塞，它包括锻造成的活塞环体与活塞本体；活塞环体 与活塞本体激光焊接成型；在活塞环体与活塞本体间是封闭的冷却油腔，冷却油腔通过进、 出油孔与外部或内腔相通；在活塞环体下部设有油环槽，与油环槽位置相应的活塞本体处 设有环形槽，其特征是，所述油环槽与环形槽间设有环带，环带上设置若干连通油环槽与环 形槽的回油孔。
2.如权利要求1所述的新型激光焊接锻钢结构活塞，其特征是，所述活塞环体与活塞 本体通过焊接区和配合区连接，所述焊接区位于冷却油腔上部的活塞环体与活塞本体接触 处，焊接区为一圆柱面；所述配合区位于冷却油腔下侧部的活塞环体与活塞本体接触处，配 合区为一阶梯面或齿形啮合面。
3.如权利要求1所述的新型激光焊接锻钢结构活塞，其特征是，所述活塞环体与活塞 本体通过焊接区和配合区连接，所述焊接区位于冷却油腔侧面的活塞环体与活塞本体接触 处，焊接区为一圆环面，所述配合区位于冷却油腔下侧部的活塞环体与活塞本体接触处，配 合区为一阶梯面或齿形啮合面。
4.如权利要求1所述的新型激光焊接锻钢结构活塞，其特征是，所述活塞本体下部设 有销孔，环形槽与活塞内腔是不相通的；或者在垂直销孔方向与活塞内腔是相通的。
5.如权利要求1所述的新型激光焊接锻钢结构活塞，其特征是，所述环带的直径小于 缸孑L 0. 8-3. 5mm。
6.如权利要求1所述的新型激光焊接锻钢结构活塞，其特征是，所述回油孔的轴向方 向与活塞中心线平行。
7.如权利要求1所述的新型激光焊接锻钢结构活塞，其特征是，所述活塞环体上还设 有若干个气环槽。
专利摘要本实用新型涉及一种新型激光焊接锻钢结构活塞，它包括锻造成的活塞环体与活塞本体；活塞环体与活塞本体激光焊接成型；在活塞环体与活塞本体间是封闭的冷却油腔，冷却油腔通过进、出油孔与外部相通；在活塞环体下部设有油环槽，与油环槽位置相应的活塞本体处设有环形槽，所述油环槽与环形槽间设有环带，环带上设置若干连通油环槽与环形槽的回油孔。或在所述油环槽的下侧面上设置若干个水平回油盲孔。本实用新型减轻了活塞重量，增加了活塞本体柔性；回油孔或水平回油盲孔有利于油环槽部位机油回流，特别是油环槽底部的机油，防止由于机油压力高导致机油上窜，有利于降低机油耗，减少发动机的有害排放。
文档编号F02F3/22GK201843692SQ201020144349
公开日2011年5月25日 申请日期2010年3月30日 优先权日2010年3月30日
发明者张庆远, 林风华, 王世利, 石小明, 郭书刚, 郭伟, 马呈新, 马学军 申请人:山东滨州渤海活塞股份有限公司