专利名称：整体式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，尤其是一种整体式锻钢结构活塞。
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ZL02823630. 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 塞头部与裙部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，裙部上方加工有环形槽。 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。
发明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整体式锻钢结构活塞。为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案—种整体式锻钢结构活塞，其包括锻造成的活塞头部与裙部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，裙部上方加工有环形槽，所述环槽包括上部的气环槽和下部的油环槽，所 述环形槽与油环槽之间形成一环带，环带上设有若干连通油环槽与环形槽的回油孔，或者 在油环槽的下侧面上设有水平回油盲孔。
3[0008]所述环形槽与油环槽之间的环带直径比发动机的缸孔直径小。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。本实用新型采用上述结构，头部与裙部分别锻造加工后通过焊接成为一体，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，特别是环槽部位热 态下变形小。油环槽以下裙部上方加工出环形槽，在油环槽与环形槽之间形成一直径较细 的环带，环带的直径比发动机的缸孔直径减小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，增加了裙部柔性，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。
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是本实用新型实施例1立体结构示意图；图4是本实用新型实施例2立体结构示意图；其中1.活塞头部，2.燃烧室，3.冷却油腔，4.环槽区焊接面，5.燃烧室下方焊接 面，6.回油孔，7.环形槽，8.销孔，9.裙部，10.油环槽，11.气环槽，12进、出油孔，13.环带， 14.活塞内腔，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、2、3所示，锻钢结构活塞，它由活塞头部1与裙部9通过焊接 成为一个整体，在活塞头部1加工形成燃烧室2，头部外圆加工形成环槽(包括下部的油环 槽10和上部的气环槽11)，并在环槽与燃烧室2之间形成封闭的冷却油腔3，冷却油腔3通 过进、出油孔12与外部或内腔14相通，裙部上方加工有环形槽7，油环槽10与环形槽7通 过回油孔6相通。焊接面由环槽区焊接面4及燃烧室下方的焊接面5两个环形焊接区域组成。根据 不同的焊接工艺，也可以在冷却油腔3顶部与活塞顶面间设计为一个柱形焊接面，使活塞 本体与头部环体焊接成为一个整体，此结构环槽区环形焊接面可适当下移。油环槽10以下裙部上方加工出环形槽7，在油环槽10与环形槽7之间形成一直径 较细的环带13，环带13的直径比发动机的缸孔直径减小0. 8-3. 5mm，通过两个或多个回油 孔6使油环槽10与环形槽7贯通，有利于油环槽10部位特别是油环槽10底部的机油回流 到环形槽7，回油孔6的轴向方向与活塞中心线平行。环形槽7在垂直销孔8方向上与活塞内腔14相通或者不相通。本实用新型生产步骤及方法是，分别锻造出活塞的头部、裙部毛坯；分别对头部毛 坯及裙部毛坯进行热处理；分别对头部毛坯及裙部毛坯进行粗加工，加工出内腔14、冷却油腔3及焊接端面，然后将头部与裙部通过焊接成为一个整体；分别加工出燃烧室2，环槽 (油环槽10，气环槽11)，进、出油孔12、环形槽7，回油孔6(或回油盲孔15)、外圆等部位； 对活塞表面进行磷化或石墨化等表面处理。活塞头部、裙部由可锻造的钢材制成。焊接可以采用摩擦焊接、激光焊接等多种焊接方式。实施例2 如附图1、2、4所示，与实施例1不同的是在油环槽10下侧面上加工水 平回油盲孔15，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。油环槽10部位特别是底部的机油经油环槽10下侧的回油盲孔 15及直径较细的环带13回流到环形槽7中。其余与实施例1相同，在此不再赘述。
权利要求一种整体式锻钢结构活塞，其包括锻造成的活塞头部与裙部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，裙部上方加工有环形槽，所述环槽包括上部的气环槽和下部的油环槽，其特征在于所述环形槽与油环槽之间形成一环带，环带上设置若干连通油环槽与环形槽的回油孔，或者在油环槽的下侧面上设置水平回油盲孔。
2.根据权利要求1所述的整体式锻钢结构活塞，其特征在于所述环形槽与油环槽之 间的环带的直径比发动机的缸孔直径小。
3.根据权利要求1所述的整体式锻钢结构活塞，其特征在于所述回油孔的轴向方向 与活塞中心线平行。
4.根据权利要求1所述的整体式锻钢结构活塞，其特征在于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。
专利摘要本实用新型涉及一种整体式锻钢结构活塞，其包括锻造成的活塞头部与裙部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；所述环槽包括上部的气环槽和下部的油环槽，在环槽下方，裙部上方加工有环形槽，所述环形槽与油环槽之间形成一环带，减轻了活塞重量，增加了裙部柔性；环带上设有若干连通油环槽与环形槽的回油孔，或者在油环槽的下侧面上设有水平回油盲孔，有利于油环槽部位机油回流，特别是油环槽底部的机油，通过回油孔直接回流到环形槽中，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。
文档编号F02F3/26GK201620966SQ20102011791
公开日2010年11月3日 申请日期2010年2月11日 优先权日2010年2月11日
发明者张国华, 张屹林, 林风华, 马学军, 高占雨 申请人:山东滨州渤海活塞股份有限公司