一种全钢活塞的制作方法

本发明涉及活塞设备领域，特别是涉及一种全钢活塞。

背景技术：

全钢活塞是目前活塞技术的前沿技术，其结构基本都为薄壁，可采用整体铸造、锻造、焊接等方式进行制造。

现有技术中，由于全钢活塞的导热性能低于铝活塞，使得其火力岸和环槽的温度较高，冷却液容易结焦，为了降低全钢活塞的火力岸和环槽的温度，降低冷却液结焦的可能性，一般采用在全钢活塞的内部设置冷却腔的方式对全钢活塞进行冷却。

然而，由于在全钢活塞的内部设置冷却腔会导致全钢活塞的内部结构复杂化，导致全钢活塞的加工困难，加工成本高，并且，由于冷却腔的加工会受到加工方式的限制，冷却腔的结构设计受到较多的限制，导致冷却效果一般。另外，现有技术中的冷却腔，需要采用专用的刀具进行加工，导致加工成本进一步提高。

因此，如何降低全钢活塞的加工难度，同时，提高全钢活塞的冷却效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种全钢活塞，该全钢活塞能够有效的降低自身的加工难度，并且，可以适用复杂结构的冷却腔的加工，加工效率高，成本低。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种全钢活塞，包括活塞外体和活塞内体，所述活塞内体套设于所述活塞外体的内部，并且所述塞外体的内周部与所述活塞内体外周部的对应位置焊接连接，所述活塞外体和所述活塞内体之间设有供冷却液流通的冷却腔。

优选的，所述冷却腔包括沿所述活塞外体或所述活塞内体的轴向分布的第一冷却腔和第二冷却腔，所述第一冷却腔和所述第二冷却腔之间通过油腔挡板分割。

优选的，所述活塞外体和所述活塞内体之间的焊接部，至少位于所述第一冷却腔远离所述油腔挡板的一侧靠近所述活塞内体的一端，以及所述第二冷却腔远离所述油腔挡板的一侧中部。

优选的，所述油腔挡板固设于所述活塞外体的内周部，并且所述活塞外体和所述活塞内体连接后，所述油腔挡板与所述活塞内体之间的间隙为0.01-0.02mm。

优选的，所述活塞外体和所述活塞内体之间通过高能电子束焊接连接。

优选的，所述活塞外体为铸造或锻造而成的管状钢件活塞外体。

优选的，所述活塞外体为铸造或锻造而成的活塞内体。

优选的，所述第一冷却腔上设有供冷却液流入所述第一冷却腔的第一进油孔，所述第一冷却腔上远离所述第一进油孔的位置设置有供冷却液自所述第一冷却腔流入所述第二冷却腔的第一出油孔。

优选的，所述第二冷却腔上设有供冷却液流入所述第二冷却腔的第二进油孔，所述第二冷却腔上远离所述第二进油孔的位置设置有供冷却液流出所述第二冷却腔的第二出油孔。

优选的，所述第一进油孔、所述第二出油孔、所述第一出油孔和所述第二进油孔沿所述活塞外体或所述活塞内体的轴向投影后，沿所述活塞外体或所述活塞内体的周向依次排列并且均匀分布。

本发明所提供的全钢活塞，包括活塞外体和活塞内体，所述活塞内体套设于所述活塞外体的内部，并且所述塞外体的内周部与所述活塞内体外周部的对应位置焊接连接，所述活塞外体和所述活塞内体之间设有供冷却液流通的冷却腔。该全钢活塞，包括所述活塞内体和所述活塞外体两个部分，将所述活塞内体和所述活塞外体采用焊接的方法焊接成一体，可有效解决复杂全钢活塞结构加工困难的问题，同时，利用所述冷却腔对该活塞进行冷却，有效降低冷却液结焦的可能性。

在一种优选实施方式中，所述冷却腔包括沿所述活塞外体或所述活塞内体的轴向分布的第一冷却腔和第二冷却腔，所述第一冷却腔和所述第二冷却腔之间通过油腔挡板分割。上述设置，利用所述第一冷却腔和所述第二冷却腔的双重冷却效果，可大幅度降低全钢活塞的温度，特别是降低环槽的温度，提高该全钢活塞的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的全钢活塞一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明所提供的全钢活塞的活塞外体的结构示意图；

图3为本发明所提供的全钢活塞的活塞内体的结构示意图；

图4为本发明所提供的全钢活塞的进油孔和出油孔的布置结构示意图；

图5为图4所示全钢活塞的a-a剖面结构示意图；

图6为图4所示全钢活塞的b-b剖面结构示意图；

图7为图4所示全钢活塞的c-c剖面结构示意图；

图8为图4所示全钢活塞的d-d剖面结构示意图；

图9为本发明所提供的全钢活塞的第一冷却腔中的冷却液流动方向示意图；

图10为本发明所提供的全钢活塞的第二冷却腔中的冷却液流动方向示意图；

其中：1-活塞外体、2-活塞内体、3-第一冷却腔、31-第一进油孔、32-第一出油孔、4-第二冷却腔、41-第二进油孔、42-第二出油孔、5-油腔挡板、6-第一焊接部、7-第二焊接部。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种全钢活塞，该全钢活塞能够有效提高自身的冷却效果，并且，加工简单，成本低，使用效果好。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1至图10，图1为本发明所提供的全钢活塞一种具体实施方式的结构示意图；图2为本发明所提供的全钢活塞的活塞外体的结构示意图；图3为本发明所提供的全钢活塞的活塞内体的结构示意图；图4为本发明所提供的全钢活塞的进油孔和出油孔的布置结构示意图；图5为图4所示全钢活塞的a-a剖面结构示意图；图6为图4所示全钢活塞的b-b剖面结构示意图；图7为图4所示全钢活塞的c-c剖面结构示意图；图8为图4所示全钢活塞的d-d剖面结构示意图；图9为本发明所提供的全钢活塞的第一冷却腔中的冷却液流动方向示意图；图10为本发明所提供的全钢活塞的第二冷却腔中的冷却液流动方向示意图。

在该实施方式中，全钢活塞包括活塞外体1和活塞内体2，具体的，活塞内体2套设于活塞外体1的内部，并且塞外体的内周部与活塞内体2外周部的对应位置焊接连接，活塞外体1和活塞内体2之间设有供冷却液流通的冷却腔。

这里需要说明的是，冷却腔的一部分位于活塞外体1上，另一部分位于活塞内体2上，在活塞外体1和活塞内体2连接后，会形成完整的冷却腔，供冷却液流通冷却该全钢活塞。

该全钢活塞，包括活塞内体2和活塞外体1两个部分，将活塞内体2和活塞外体1采用焊接的方法焊接成一体，可有效解决复杂全钢活塞结构加工困难的问题，同时，利用冷却腔对该活塞进行冷却，有效降低冷却液结焦的可能性。

具体的，本实施例中的全钢活塞，采用分体式结构，活塞外体1可采用铸造或锻造成管状钢件进行加工，活塞内体2可通过锻造成型或铸造成型。该结构加工简单，活塞外体1可在一定的缸径范围内进行通用。

在上述各实施方式的基础上，冷却腔包括沿活塞外体1或活塞内体2的轴向分布的第一冷却腔3和第二冷却腔4，第一冷却腔3和第二冷却腔4之间通过油腔挡板5分割。需要说明的是，冷却腔也可以为一个体积较大的冷却腔，即第一冷却腔3和第二冷却腔4之间无需设置油腔挡板5，直接作为一个整体冷却腔亦可。

上述设置，利用第一冷却腔3和第二冷却腔4的双重冷却效果，可大幅度降低全钢活塞的温度，特别是降低环槽的温度，提高该全钢活塞的使用寿命。

在上述各实施方式的基础上，活塞外体1和活塞内体2之间的焊接部，至少位于第一冷却腔3远离油腔挡板5的一侧并靠近活塞内体2的一端，以及第二冷却腔4远离油腔挡板5的一侧中部。

上述设置，在分别加工完成活塞外体1和活塞内体2后，在活塞外体1和活塞内体2的端部，即位于第一冷却腔3的一侧并靠近活塞内体2的位置焊接整圈后，形成第一焊接部6，将第一连接部设置在第一冷却腔3远离油腔挡板5的一侧并靠近活塞内体2的一端，是为了保证火力岸的完整性，同时，可以降低焊缝的长度，节省焊接时间和成本。第二焊接部7位于第二冷却腔4远离油腔挡板5的一侧中部，方便焊枪的深入，方便加工。

这里需要说明的是，火力岸与活塞外体1为一体结构，并且，上述第一冷却腔3位于活塞外体1靠近火力岸的一端，第二冷却腔4位于活塞外体1远离火力岸的一端。

在上述各实施方式的基础上，油腔挡板5固设于活塞外体1的内周部，并且活塞外体1和活塞内体2连接后，油腔挡板5与活塞内体2之间的间隙为0.01-0.02mm，油腔挡板5与活塞内体2之间的间隙设置，可以防止在焊接过程中，由于油腔挡板5的尺寸过大，导致活塞外体1和活塞内体2的连接位置之间的距离过大，影响焊缝的形成。

在上述各实施方式的基础上，活塞外体1和活塞内体2之间通过高能电子束焊接连接。高能电子束焊接具有能量密度高、加热速度快、焊接热影响区及变形小、参数稳定再现性好、易于控制及适于焊接难熔及异种金属等优点。当然，采用高能电子束焊接为优选方案，在采用本实施例所提供的结构的基础上，活塞外体1和活塞内体2之间也可以采用其他方式焊接连接。

具体的，上述冷却液可以优选采用冷却效果较好的机油。

在上述各实施方式的基础上，第一冷却腔3上设有供冷却液流入第一冷却腔3的第一进油孔31，第一冷却腔3上远离第一进油孔31的位置设置有供冷却液自第一冷却腔3流入第二冷却腔4的第一出油孔32。

上述设置，冷却液由第一进油孔31流入第一冷却腔3，然后在流经整个第一冷却腔3后，由远离第一进油孔31的第一出油孔32的位置，流入第二冷却腔4中。

在上述各实施方式的基础上，第二冷却腔4上设有供冷却液流入第二冷却腔4的第二进油孔41，第二冷却腔4上远离第二进油孔41的位置设置有供冷却液流出第二冷却腔4的第二出油孔42。

上述设置，冷却液由第二进油孔41流入第二冷却腔4，然后在流经整个第二冷却腔4后，由远离第二进油孔41的第二出油孔42的位置，从第二冷却腔4中流出。这里需要说明的是，由第一冷却腔3中流入第二冷却腔4中的冷却液，同样通过第二冷却腔4上的第二出油孔42流出。

在上述各实施方式的基础上，第一进油孔31、第二出油孔42、第一出油孔32和第二进油孔41沿活塞外体1或活塞内体2的轴向投影后，沿活塞外体1或活塞内体2的周向依次排列并且均匀分布。

上述排列中，在活塞外体1或活塞内体2的轴向投影上看，第一进油孔31与第一出油孔32的距离较远，第二出油孔42和第二进油孔41的距离较远，如此设置，冷却液通过第一进油孔31的通道管进入第一冷却腔3，然后从第一出油孔32进入第二冷却腔4，从第二出油孔42回到冷却液箱；其次，冷却液从第二进油孔41进入第二冷却腔4，然后从第二出油孔42回到冷却液箱。

上述冷却液的流动过程中，由于第一冷却腔3与第二冷却腔4的冷却液流向相对，形成强制对流反复冷却全钢活塞，使得全钢活塞的温度大幅度降低，如图9和图10中的箭头所示。

本实施例所提供的全钢活塞，将全钢活塞分为活塞内体和活塞外体两部分，并采用高能电子束焊接的结构，加工方便，强度高，使用效果好，该活塞结构可大幅度降低加工难度，各种复杂油道、内腔结构均可以简单成型，活塞外体可在一定的范围内通用；同时，采用强制对流双油道冷却油道，可大幅度降低全钢活塞的温度，特别是环槽温度，有效避免冷却液结焦问题。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的全钢活塞进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。