专利名称：一种小型风冷柴油机活塞的制作方法
技术领域：
本发明涉及中小型发动机活塞制造领域，具体讲是ー种镶有防胀钢片的小型风冷柴油机活塞。
背景技术：
目前中小型发动机活塞多采用铝合金材质，虽然可有效降低活塞质量，满足活塞紧凑化和轻质化的发展趋势，然而其最大的缺点就是线膨胀系数大。由热变形导致的最直接的危害就是造成活塞胀缸、拉缸，并增加缸体与活塞的磨损，导致缸体与活塞配合间隙增大，使活塞环密封性能下降，从而对发动机的动カ性能和排放性能都将产生负面影响，并降低发动机的使用寿命。针对这些问题，人们为了降低铝合金活塞的热变形，一般采用改变活塞裙部型线的方法，在保证活塞质量不变的前提下，一般采用中凸椭圆型线，増加活塞与缸 套的接触面积，減少热应力，一方面对活塞运动进行导向作用，同时在热膨胀时使活塞热变形分布均匀，保证活塞运动平稳，同时有利于形成均匀的润滑油膜，从而降低发动机的摩擦功耗。然而不同活塞对裙部型线的要求不一致，需要分机型单独开发型线，而且型线的设计同时会带来短轴方向的密封性能降低，造成窜机油等影响；另一方面由于型线设计不是简单规则的曲线，在加工过程中利用简单的机床加工难度较大，而且精度往往达不到要求，增大了活塞的加工难度，同时制造成本也増加，所以该技术尚不能成为指导生产实践的行之有效的方法。
发明内容由于活塞裙部不仅起到活塞运动的导向作用，承受运动过程中产生的侧推力，而且还起到传热等作用，若活塞裙部变形量过大，将导致配缸间隙増加，从而导致密封性能降低和磨损加剧等一系列影响。而目前使用较多的利用改变裙部型线的方法，由于其加工难度大和制造成本高等问题，尚不能成为能够指导生产实践的有效方法。为解决上述问题，本实用新型提供了ー种简单高效、经济可行的方法降低发动机活塞热变形。本实用新型的技术方案是提供ー种小型风冷柴油机用活塞，活塞包括活塞头部、环槽、裙部、两个防胀钢片、两个销孔座和止推槽，防胀钢片围绕销孔座的上半部分并对称镶铸于销孔座上，防胀钢片上具有钢片环带和两个钢片定位小孔。在活塞铸造过程中，活塞裙部镶铸两个围绕销孔座上半部分的镀镍钢片，由于钢片的线膨胀系数约为铸铝合金的十分之一，在活塞浇铸过程中，铝合金凝固后期，钢片与铝合金的温度相同，进ー步凝固冷却时，由于钢片与铝合金线膨胀系数不同，合金的收缩量比钢片大得多，钢片周围的铝合金向钢片收缩形成的收缩应力，发动机工作时，活塞受热膨胀必须先克服这种收缩应力，并且这种牵制作用随缸内温度的提高而増大。通过设计防胀钢片的形貌尺寸和厚度，以及钢片与活塞销孔座的安装配合尺寸，从而实现降低活塞裙部的热变形量的目的，防止活塞出现卡死等不良情況。与现有技术相比，本实用新型利用镶铸防胀钢片，达到了原有的加工复杂裙部型线的功效，有效降低了活塞裙部的热变形量，使发动机在高热负荷工作环境下，仍能保持合适的配缸间隙和良好的密封性能，同时有效降低了活塞的加工难度和制造成本。
图I是ー种镶 有防胀钢片的小型风冷柴油机活塞的示意图图2是图I中ー种小型风冷柴油机活塞A-A剖视图图3是防胀钢片4的主视图图4是图3中防胀钢片4的B-B剖视图其中I为活塞头部，2为环槽，3为裙部，4为防胀钢片，5为销孔座，6为止推槽，7为钢片定位小孔，8为钢片环带，9为钢片挂耳。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型涉及ー种镶有防胀钢片的小型风冷柴油机活塞，包括活塞头部I、环槽2、活塞裙部3、防胀钢片4、销孔座5和止推槽6 (如图2)。其中活塞直径为65 80mm，销孔座的内圆半径Rx为19 20mm，销孔座与活塞中心有0. 7 Imm的偏心量，为实现活塞轻质化，活塞材料采用共晶硅铝合金。由于活塞工作吋，活塞裙部的热变形量直接影响活塞的配缸间隙，并影响活塞密封性能及排放性能的优劣，为降低该区域的热变形，在活塞头部I的内部安装有防胀钢片4。如图3和图4所示，防胀钢片4为包围销孔座5上半部分型式，防胀钢片4包括定位小孔7、钢片环带8及钢片挂耳9，其中钢片环带8的内圆半径R2为(I. 2 I. 3) *Rx，钢片环带8外圆半径Rl为(I. 6 I. 7) *Rx，防胀钢片4厚度W为I. 3 I. 6mm，通过防胀钢片4上的两个定位小孔7实现铸造定位，使防胀钢片4在铸造过程中与活塞一起成型，两定位小孔7的中心距离L为(I. 6 2)*Rx，钢片挂耳9在周向上到活塞裙部导向部位为止。防胀钢片4采用镀镍的低碳合金钢，降低了铸造过程中的废品率。如图2所示，防胀钢片4与销孔座5位置相近，钢片环带8与销孔座5内圆间距h为2 3mm，防胀钢片4在垂直销孔方向与止推槽6保持0. 5 Imm的间距d，两个防胀钢片采用对称分布形式，在降低活塞头部I热变形程度的同时，也改善了活塞销孔座5的热变形。在鋳造冷却时，由于钢片的热膨胀系数远低于铸铝合金，因此在活塞中防胀钢片4周围形成的收缩应力，当活塞工作受热时，需要首先克服这ー收缩应カ才能产生热变形，并且这种收缩应カ会随着活塞工作温度的升高而增強。采用上述发明技术对小型风冷柴油机用活塞进行改进，达到了原有的加工复杂裙部型线的功效，活塞裙部热变形量明显降低，活塞的密封性能和排放性能也都得到了有效改善。
权利要求1.ー种小型风冷柴油机用活塞，其特征是所述活塞包括活塞头部(I)、环槽(2)、裙部(3)、两个防胀钢片(4)、两个销孔座(5)和止推槽(6)，其中所述防胀钢片⑷安装在活塞头部(I)的内部，而且所述防胀钢片(4)围绕所述销孔座(5)的上半部分并对称镶铸于所述销孔座(5)上，所述防胀钢片(4)上具有两个钢片定位小孔(7)。
2.根据权利要求I所述的小型风冷柴油机用活塞，其特征是在垂直所述销孔座(5)的方向上所述防胀钢片⑷与所述止推槽(6)之间的间距d为0. 5 1mm。
3.根据权利要求I所述的小型风冷柴油机用活塞，其特征是所述防胀钢片(4)还具有钢片环带(8)。
4.根据权利要求3所述的小型风冷柴油机用活塞，其特征是所述钢片环带(8)的内圆与所述销孔座(5)的内圆之间的间距h为2 3mm。
5.根据权利要求3所述的小型风冷柴油机用活塞，其特征是所述销孔座(5)的内圆半径Rx为19 20mm，所述钢片环带(8)的内圆半径R2是所述销孔座(5)的内圆半径Rx的I. 2 I. 3倍，所述钢片环带(8)的外圆半径Rl是所述销孔座(5)的内圆半径Rx的I. 6 I. 7倍，所述两个定位小孔(7)之间的中心间距L是所述销孔座(5)的内圆半径Rx的I. 6 2倍。
6.根据权利要求I所述的小型风冷柴油机用活塞，其特征是所述防胀钢片(4)的厚度 W 为 I. 3 I. 6mm。
7.根据权利要求I所述的小型风冷柴油机用活塞，其特征是所述活塞的直径为65 80mm，所述销孔座与所述活塞的中心有0. 7 Imm的偏心量。
专利摘要本实用新型涉及一种镶有防胀钢片的小型风冷柴油机用活塞，活塞包括活塞头部、环槽、裙部、防胀钢片和销孔座。为实现活塞轻质化，采用共晶硅铝合金。防胀钢片采用围绕销孔座上半部分的型式，在铸造过程中直接铸于活塞头部，利用钢片线膨胀系数低的优点，在铸造冷却过程中，活塞中将形成收缩应力，活塞在发生热变形之前需要克服这一收缩应力，因此可以有效降低活塞的热变形。防胀钢片的结构尺寸和安装尺寸使得活塞头部和裙部的热变形都得到显著改善，密封性能也得到提升，降低了活塞的磨损，使发动机的动力性能、燃油经济性能和排放性能都得到了有效改善。
文档编号F02F3/02GK202391586SQ201120559369
公开日2012年8月22日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者章高伟, 顾荣伟 申请人:安徽省恒泰动力科技有限公司