本公开涉及汽车车辆发动机活塞和制造方法。
背景技术：
1、汽车车辆发动机活塞通常由al-si过共晶铝合金制造以最小化发动机重量，并且可以使用铸造过程（诸如永久铸模铸造）来铸造。通常随后在活塞的裙部中机加工一个或更多个环槽，该环槽接收环，诸如压缩环和油保持环。为了增加活塞高温性能且尤其增加顶部压缩环槽的耐磨性，当铸造铝活塞时，铸铁环载体通常在第一环区域处现场铸造。机加工步骤之后，完成接收至少一个压缩环的环槽的机加工。因此顶部铸铁环槽必须大小被制成允许安装压缩环。已经发现增材制造（am）过程能够由于细化的微观结构和减小的孔径而显著提高铝活塞的耐久性能。特别是，增材制造过程提供了打印不可铸造合金的机会，不可铸造合金诸如具有优异高温性能的铝铜（al-cu）和铝铈（al-ce）合金，然而，尚未实现具有预成形铸铁环载体的铝活塞的打印。
2、因此，虽然当前的汽车车辆活塞制造过程实现了其预期目的，但仍需要一种新的且改进的铝活塞和铸铁环载体制造过程。
技术实现思路
1、根据几个方面，汽车车辆发动机铝活塞包括：打印的铝活塞顶冠部分，其包括使用限定初始铝粉末床的初始铝粉末打印的增材制造（am）活塞顶冠工件；在移除初始铝粉末床的剩余部分之后，固定地连结到am活塞顶冠工件的环载体；以及一体连结到am活塞顶冠工件和环载体的活塞裙部。此外，在铸铁环载体与am活塞顶冠工件连结之后，活塞的剩余部分可以在粉末床中被连续打印。
2、在本公开的另一方面中，am活塞顶冠工件包括圆周肩部。
3、在本公开的另一方面中，圆周肩部的高度等于环载体的深度。
4、在本公开的另一方面中，环载体包括至少一个正接合（ positive engagement ）防旋转特征。
5、在本公开的另一方面中，至少一个正接合防旋转特征被滑动地接合在am活塞顶冠工件中产生的狭槽内。
6、在本公开的另一方面中，至少一个正接合防旋转特征限定第一凸键和第二凸键，二者从环载体向内一体地延伸并且分别被接收在am活塞顶冠工件中产生的第一狭槽和第二狭槽中。
7、在本公开的另一方面中，环载体限定由焊接累积物制成的铸铁环载体，焊接累积物限定具有初始高度的铸铁环载体预组件。
8、在本公开的另一方面中，铸铁环载体预组件的基部宽度等于铸铁环载体的所需最终宽度。
9、在本公开的另一方面中，环载体预组件的上部宽度大于基部宽度并且沿着am活塞顶冠工件的向内渐缩面通过焊接累积物来形成，所述向内渐缩面以5度或更大的角度阿尔法（α）定向。
10、在本公开的另一方面中，环载体通过使用限定摩擦焊接、熔合焊接、超声波金属焊接或激光焊接中的一种的过程被固定地连结到am活塞顶冠工件。
11、根据几个方面，一种铸造汽车车辆发动机铝活塞的方法包括：使用限定初始铝粉末床的初始铝粉末打印铝活塞顶冠部分，其包括增材制造（am）活塞顶冠工件；从所述初始铝粉末床移除所述铝活塞顶冠部分；将铸铁环载体固定地连结到所述am活塞顶冠工件；将所述铝活塞顶冠部分与所述环载体一起放置到二级铝粉末床和三级铝粉末床中；以及打印一体连结到am活塞顶冠工件和环载体的活塞裙部。
12、在本公开的另一方面中，方法还包括通过使用摩擦焊接过程、熔合焊接过程、超声波焊接过程和激光焊接过程中的一种将所述环载体焊接到所述am活塞顶冠工件来执行所述固定地连结步骤。
13、在本公开的另一方面中，方法还包括在通过焊接累积物固定地连结所述环载体之前产生铸铁材料或金属基体复合材料中的一种构成的所述环载体。
14、在本公开的另一方面中，方法还包括：从所述环载体一体地延伸出正接合防旋转特征；以及将所述正接合防旋转特征插入到在所述am活塞顶冠工件中形成的狭槽中。
15、在本公开的另一方面中，方法还包括在所述环载体正摆动或旋转的同时保持所述am活塞顶冠工件静止。
16、在本公开的另一方面中，方法还包括：使所述环载体以范围在大约20-150 hz之间的频率和范围在大约0.05-3毫米之间且包括端点的振幅摆动；以及施加范围在大约10-300mpa之间的压力以便将所述环载体固定连结到所述am活塞顶冠工件。
17、在本公开的另一方面中，方法还包括：在打印铝活塞顶冠部分的步骤期间使用第一材料，并且当打印活塞裙部时应用与第一材料不同的第二材料。
18、根据几个方面，一种制造汽车车辆发动机铝活塞的方法包括：使用限定初始铝粉末床的初始铝粉末打印铝活塞顶冠部分，其包括增材制造（am）活塞顶冠工件；从所述初始铝粉末床移除所述铝活塞顶冠部分；将铸铁环载体预加热到大约450摄氏度；以及将所述铸铁环载体按压到所述am活塞顶冠工件的肩部上以便将所述铸铁环载体固定连结到所述am活塞顶冠工件。
19、在本公开的另一方面中，方法还包括：将所述铝活塞顶冠部分与所述铸铁环载体一起放置到二级铝粉末床和三级铝粉末床中；以及打印一体连接到所述am活塞顶冠工件和所述铸铁环载体的活塞裙部。
20、在本公开的另一方面中，方法还包括在按压所述铸铁环载体之前向所述铸铁环载体应用大约50 μm的预安装过盈配合公差。
21、1. 一种汽车车辆发动机铝活塞，包括：
22、打印的铝活塞顶冠部分，其包括使用限定初始铝粉末床的初始铝粉末打印的增材制造（am）活塞顶冠工件；
23、在移除所述初始铝粉末床的剩余部分之后固定地连结到所述am活塞顶冠工件的环载体；以及
24、一体连结到所述am活塞顶冠工件和所述环载体的活塞裙部。
25、2. 根据方案1所述的汽车车辆发动机铝活塞，其中，所述am活塞顶冠工件包括肩部。
26、3. 根据方案2所述的汽车车辆发动机铝活塞，其中，所述肩部的高度等于所述环载体的深度。
27、4. 根据方案1所述的汽车车辆发动机铝活塞，其中，所述环载体包括至少一个正接合防旋转特征。
28、5. 根据方案4所述的汽车车辆发动机铝活塞，
29、其中，所述至少一个正接合防旋转特征被滑动地接合在所述am活塞顶冠工件中产生的狭槽内。
30、6. 根据方案4所述的汽车车辆发动机铝活塞，其中，所述至少一个正接合防旋转特征限定第一凸键和第二凸键，所述第一凸键和第二凸键从所述环载体向内一体地延伸并且分别被接收在所述am活塞顶冠工件中产生的第一狭槽和第二狭槽中。
31、7. 根据方案1所述的汽车车辆发动机铝活塞，其中，所述环载体限定由焊接累积物制成的铸铁环载体，所述焊接累积物限定具有初始高度的铸铁环载体预组件，或者所述环载体限定机加工成最终几何构型的铸铁铸件。
32、8. 根据方案7所述的汽车车辆发动机铝活塞，其中，所述铸铁环载体预组件的基部宽度等于所述铸铁环载体的所需最终宽度。
33、9. 根据方案8所述的汽车车辆发动机铝活塞，其中，所述铸铁环载体预组件的上部宽度大于所述基部宽度并且沿着所述am活塞顶冠工件的向内渐缩面通过焊接累积物来形成，所述向内渐缩面以5度或更大的角度阿尔法（α）定向。
34、10. 根据方案1所述的汽车车辆发动机铝活塞，
35、其中，所述环载体通过使用限定摩擦焊接、熔合焊接、超声波金属焊接或激光焊接中的一种的过程被固定地连接到所述am活塞顶冠工件。
36、11. 一种通过使用粉末床熔合来铸造汽车车辆发动机铝活塞的方法，包括：
37、使用限定初始铝粉末床的初始铝粉末打印铝活塞顶冠部分，其包括增材制造（am）活塞顶冠工件；
38、从所述初始铝粉末床移除所述铝活塞顶冠部分；
39、将环载体固定地连结到所述am活塞顶冠工件；
40、将所述铝活塞顶冠部分与所述环载体一起放置到二级铝粉末床和三级铝粉末床中；以及
41、添加一体连接到所述am活塞顶冠工件和所述环载体的活塞裙部。
42、12. 根据方案11所述的方法，其还包括通过使用摩擦焊接过程、熔合焊接过程、超声波焊接过程和激光焊接过程中的一种将所述环载体焊接到所述am活塞顶冠工件来执行所述连结步骤。
43、13. 根据方案11所述的方法，其还包括在通过焊接累积物固定地连接所述环载体之前产生铸铁材料或金属基体复合材料中的一种构成的所述环载体。
44、14. 根据方案11所述的方法，其还包括：
45、从所述环载体一体地延伸出正接合防旋转特征；以及
46、将所述正接合防旋转特征插入到在所述am活塞顶冠工件中形成的狭槽中。
47、15. 根据方案11所述的方法，其还包括在所述环载体正摆动或旋转的同时保持所述am活塞顶冠工件静止。
48、16. 根据方案15所述的方法，其还包括：
49、使所述环载体以范围在大约20-150 hz之间的频率和范围在大约0.05-3毫米之间且包括端点的振幅摆动；以及
50、施加范围在大约10-300 mpa之间的压力以将所述环载体固定连接到所述am活塞顶冠工件。
51、17. 根据方案11所述的方法，其还包括：
52、在所述打印步骤期间使用第一材料，并且
53、当添加所述活塞裙部时应用与所述第一材料不同的第二材料。
54、18. 一种制造汽车车辆发动机铝活塞的方法，包括：
55、使用限定初始铝粉末床的初始铝粉末打印铝活塞顶冠部分，其包括增材制造（am）活塞顶冠工件；
56、从所述初始铝粉末床移除所述铝活塞顶冠部分；
57、将铸铁环载体预加热到大约450摄氏度；以及
58、将所述铸铁环载体按压到所述am活塞顶冠工件的肩部以便将所述铸铁环载体固定连接到所述am活塞顶冠工件。
59、19. 根据方案18所述的方法，其还包括：
60、将所述铝活塞顶冠部分与所述铸铁环载体一起放置到二级铝粉末床和三级铝粉末床中；以及
61、打印一体连接到所述am活塞顶冠工件和所述铸铁环载体的活塞裙部。
62、20. 根据方案18所述的方法，其还包括在按压所述铸铁环载体之前向所述铸铁环载体应用大约50 μm的预安装过盈配合公差。
63、根据本文中提供的描述，另外的应用领域将变得显而易见。应该理解的是，描述和具体示例旨在仅用于说明目的并且不旨在限制本公开的范围。