CN104251166B - 用于制造汽车发动机的活塞的方法 - Google Patents
用于制造汽车发动机的活塞的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104251166B CN104251166B CN201310682027.9A CN201310682027A CN104251166B CN 104251166 B CN104251166 B CN 104251166B CN 201310682027 A CN201310682027 A CN 201310682027A CN 104251166 B CN104251166 B CN 104251166B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- overhead
- piston
- riser
- engaging portion
- mould
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 12
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 41
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 29
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 17
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 16
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 9
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 3
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910021652 non-ferrous alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D15/00—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
- B22D15/02—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor of cylinders, pistons, bearing shells or like thin-walled objects
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
- B23P15/10—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass pistons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
- B22D18/04—Low pressure casting, i.e. making use of pressures up to a few bars to fill the mould
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/04—Casting in, on, or around objects which form part of the product for joining parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/16—Casting in, on, or around objects which form part of the product for making compound objects cast of two or more different metals, e.g. for making rolls for rolling mills
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D29/00—Removing castings from moulds, not restricted to casting processes covered by a single main group; Removing cores; Handling ingots
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D31/00—Cutting-off surplus material, e.g. gates; Cleaning and working on castings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/0015—Multi-part pistons
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
- Y10T29/49249—Piston making
- Y10T29/49252—Multi-element piston making
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
一种用于制造汽车发动机的活塞的方法，该方法能够防止在铸造后在活塞头上的燃烧室的表面上的铸造缺陷，例如氧化夹杂物或者缩孔。该方法包括通过将第一熔化金属材料倾倒进入第一模具来铸造具有碗的头顶部，带有要在所述第一模具中的上部形成的头顶部的结合部和处于头顶部的结合部上的第一冒口；通过将第二熔化金属材料倾倒进入第二模具来铸造本体，带有要在所述第二模具中的上部形成的本体的结合部和处于本体的结合部上的第二冒口；将这些冒口从所述头顶部和所述本体上去除；以及将所述头顶部和所述本体结合成整体以形成活塞。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造汽车发动机的活塞的方法，具体地，涉及这样一种用于制造汽车发动机的活塞的方法，该方法能够防止在铸造后在活塞头上的燃烧室的表面上的铸造缺陷，例如氧化夹杂物或者缩孔。
背景技术
车辆发动机中的活塞是在汽缸内往复的部分，在动力冲程中，其在通过高温和高压气体的力量而被推动向下的同时，通过连接至其底部的连杆而将动力传输至曲轴。
活塞头是燃烧室的一部分，并且燃烧室是对发动机的性能和燃料效率有很大影响的元件，因此需要一种允许空气-燃料混合物的高效燃烧并且使得环境污染最小化的结构。燃烧室的形状取决于气门系和火花塞的安装位置、冷却类形、以及活塞头的形状等。
最近，作为一种发动机技术，已经引入了汽油直喷(GDI)式的发动机，以满足高压喷射器技术的发展和提高燃料效率的增长需求。因为GDI式将燃料直接喷射进入燃烧室中然后将燃料燃烧，所以GDI式具有提高发动机性能和燃料效率并且减少排放气体的优点。更具体地，与进气道喷射(PFI)式(一种通过将燃料喷射进入进气口中以将空气-燃料混合物供给进入燃烧室中的形式)相比，GDI式是直喷式，其具有允许超级稀薄燃烧并具有高燃烧安全的优点。
在GDI发动机中，将直接喷射进入燃烧室中的燃料很好地收集在火花塞周围是重要的，而这取决于燃烧室的结构，相应地，作为燃烧室的一部分的活塞头的形状也很重要。
能够控制空气和燃料流动的凹形碗通常在GDI发动机中的活塞的顶部(头顶部)形成以解决将发动机油混合到混合物中的问题，进而提高发动机性能和燃料效率，并且减少颗粒物(PMs)和排放气体。该碗通过导引空气和燃料的流动而允许在围绕火花塞的点火区域中产生致密混合物。
即，当通过进气口注入到碗的空气在碗壁上流动时，流动得以加强，并且从喷射器喷射出的燃料在撞击碗壁后蒸发的同时与空气相混合，因此产生了令人满意的混合物，然后通过在整个燃烧室中稀薄化但是围绕火花塞有层次且密集的混合物进行燃烧。
如上所述，通过形成用以在点火区域中燃烧致密混合物的碗，能够提高发动机的性能和燃料效率并且减少颗粒物和排放气体。此外，作为燃烧室的一部分，活塞头的顶部具有的碗的形状影响了发动机油的稀释、发动机性能和燃料效率以及颗粒物和排放气体的产生。
相应地，已经提出用于将燃烧性能和燃料效率最大化并且排放气体最少化的碗的不同形状，韩国专利申请公开号10-2004-0041308和10-2009-0064171，以及韩国专利号10-0946484可以作为具有碗的活塞的现有技术文件的实例。进一步地，作为制造活塞头的方法，重力压铸法得到普遍应用，韩国专利申请公开号10-2002-0024678和韩国专利号10-1009962可以作为应用重力压铸法的制造方法的现有技术文件的实例。
通常，重力压铸法指的是一种通过将熔化金属喷射进入模具中，利用重力以制成铸件的铸造方法，而且被普遍用于利用有色金属合金(例如铝(Al)、镁(Mg)、铜(Cu)、铸铁以及钢)来制造活塞、轴套、曲轴箱、汽缸、以及轴承等。
在利用重力压铸法制造活塞的过程中，熔化金属通过长柄杓被倾倒进入模具中，并且以预定时间模压/硬化，然后通过打开模具对模压制品进行冷却。在产品冷却后，在铸件中形成的冒口(riser)通过车削或铣削而被去除，碗得以形成，然后接下来进行活塞裙部、活塞环槽、销孔、以及油孔的加工，从而活塞头得以完成。
最近，随着活塞头(包括碗和燃烧室)的顶部的形状因燃烧特性而复杂化，冒口去除和形成碗变得困难了。特别地，随着形状复杂化，产生了铸造缺陷(例如氧化夹杂物或者缩孔)和寿命的问题，需要额外加工来去除有缺陷的部分。
图1和图2为示出了现有技术中的问题的视图。图1显示了在活塞制造中，通过模具的浇口倾倒到内部的熔化金属的流动路径，以及图2为示出了由于头顶部上的碗的凹形而通过熔化金属的流动变化在燃烧室中形成氧化膜的视图。
如上所述，在应用于GDI发动机的活塞中，凹形碗(图2中的标记12)假设形成在活塞头的顶部11上，并且如图1所述，冒口13位于铸件中碗的内部。
随着熔化金属通过浇口2被倾倒到内部，熔化金属在模具1中从底部上升，并且在通常情况下，形成在熔化金属表面上的氧化膜假设移动并收集在活塞顶部上的冒口13处，然后氧化膜与冒口13一起假设被去除而不再保持在活塞头上。
然而，由于活塞头的顶部11的形状通过碗而复杂化，熔化金属的流动在弯曲部(例如碗(熔化金属的流动通过碗的凹形而改变))改变方向，并且大量的氧化膜在头部的顶部上生成(在燃烧室的表面上)。
如图2所述，在表面上的氧化膜被弯曲部阻止并且不运动至冒口13，而以氧化夹杂物保持在头的顶部11上的碗12的表面上(燃烧室的表面)。进一步地，熔化金属不在碗12的表面上平滑地流动，因此产生了很多铸造缺陷，例如缩孔。
图3为显示了氧化夹杂物保持在活塞上的碗的凹陷弯曲部上的视图，该活塞通过相关技术的制造方法制造，图4为显示了在重力压铸后在燃烧室的表面上的缩孔和氧化夹杂物的视图。
由于活塞上的碗的形状最近被复杂化以提高燃烧性能，在头顶部(head top)的表面(燃烧室的表面)上产生铸造缺陷的可能性进一步增加。由于铸造缺陷为活塞损坏的基本原因，则需要排除燃烧室表面上的铸造缺陷或者在铸造后通过额外加工来去除铸造缺陷，以延长活塞的寿命。
额外加工引起限制碗的形状的问题，例如圆形碗适于车削(加工碗的内侧)，此外降低了生产率，并且对于除圆形外的其他形状则需要铣削。特别地，形状越复杂，加工越有难度，甚至需要3D NC加工以通过对活塞头的顶部的复杂表面进行加工来去除铸造缺陷，因此，生产率可能显著地降低(对碗的顶部进行铣削和对碗的外侧进行3D NC加工)。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的不同方面提供一种用于制造汽车发动机的活塞的方法，其能够防止铸造缺陷，例如在铸造后的活塞头上的燃烧室的表面上的氧化夹杂物或者缩孔。
本发明的不同方面提供一种用于制造汽车发动机的活塞的方法，该方法包括：通过将第一熔化金属材料倒入第一模具来铸造具有碗的头顶部，头顶部具有在所述第一模具中的上部形成的头顶部结合部和在头顶部结合部上的第一冒口；通过将第二熔化金属材料倒入第二模具来铸造本体，所述本体为活塞的除所述头顶部之外的部分，本体具有在所述第二模具中的上部形成的本体结合部和在本体结合部上的第二冒口；将这些冒口从所述头顶部和所述本体上去除；以及将所述头顶部和所述本体在头顶部结合部和本体结合部处结合成整体以形成活塞。
在一个方面中，该方法进一步包括：将头顶部结合部和本体结合部中的至少一个进行加工以在至少一个结合部上形成平坦的结合面，其中加工是在所述冒口或者所述多个冒口被去除后进行的。冒口的去除和对至少一个结合部的加工是通过车削来进行。
在不同方面中，所述头顶部和所述本体通过钎焊或者摩擦结合而得以结合。在一些方面中，所述头顶部和所述本体由铝合金制成。在其他方面中，顶活塞环槽整体形成在所述头顶部上。所述头顶部由铸铁制成，所述本体由铝合金制成。
因此，根据本发明的一种制造活塞的方法，由于在本发明中本体和头顶部分别铸造，然后接合，则可能制造出无材料缺陷(由于氧化膜或者其他因素)的活塞。特别地，即使碗的形状对于优化燃烧室来说是复杂的，并且用于去除有铸造缺陷的部分的额外的高级工序被去除了，也能够有效地防止铸造缺陷，从而能够保证生产率并且降低工艺成本和制造成本。
此外，由于用于提高活塞强度的固溶热处理和将本体和头顶部接合为一个整体的钎焊过程可能同时进行，则分开固溶热处理能够被去除，并且整个过程得以简化。此外，由于顶活塞环槽15整体形成在通过铸造由铸铁制成的头顶部11上，以能够执行铸铁嵌件的功能(环托架)，由于分开嵌铸是不必要的，因此制造活塞的过程能够减少和简化，并且能够防止出现由于铸铁嵌件而在燃烧室的顶部上的氧化膜缺陷。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描述，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
接下来将参照由所附附图显示的本发明的特定示例性实施方案来详细地描述本发明的以上及其它特征，这些附图在下文中仅是为了说明而给出的，因而对本发明是非限定性的，在这些附图中：
图1为显示了在根据相关技术的制造方法活塞制造中模具中的熔化金属流动的横截面图；
图2为示出了相关技术的制造方法中由于在头顶部的碗的凹形使得熔化金属流动变化从而在燃烧室中形成氧化膜的视图；
图3为显示了氧化夹杂物保持在活塞上的碗的凹陷弯曲部分上的照片，该活塞是通过相关技术的制造方法而制造的；
图4为显示了在重力压铸后在燃烧室的表面上的缩孔和氧化夹杂物的照片；
图5是示出了根据本发明的用于制造活塞的第一示例性方法的过程状态图；
图6是示出了根据本发明的用于制造活塞的第二示例性方法的过程状态图；以及
图7为显示了装备有铸铁嵌件的活塞的横截面图。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性具体实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性具体实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
本发明提供一种用于制造汽车发动机的活塞的方法，该方法能够防止铸造缺陷，例如在铸造后的活塞头上的燃烧室的表面上的氧化夹杂物或者缩孔。
在此示例性说明一种制造整体式活塞的方法，其通过将具有碗的头顶部和本体、除了头顶部的其他部分单独进行铸造，然后将它们接合起来而制造整体式活塞。头顶部包括活塞顶部和本体，该活塞顶部限定了燃烧室，该本体包括裙部和在头顶部下与连杆相连接的部分。
图5为示出了根据本发明的第一示例性实施方案的制造活塞的方法的过程状态图，并且显示了通过将本体和头顶部分别进行铸造，然后将二者接合起来的制造整体式活塞的过程。
在本发明的制造过程中，具有水平顶部23的本体21通过铸造和车削而形成，使得在重力压铸法中的模具中冒口22位于本体之上，并且在铸造中氧化膜尽可能多地收集至冒口22的上部处。显然，需要用于分开制造本体21的模具和使用能够在本体21上形成冒口22的模具，使得当熔化金属或者金属材料通过浇口被倾倒到内部时，熔化金属或者金属材料在模具中上升，并且在熔化金属或者金属材料上生成的氧化膜运动并且被收集至主体21之上的冒口22(请见图5(a))。
在本体21铸造后，冒口22能够容易地被去除(例如通过车削)，并且本体的顶部23(与头顶部相接触的表面)被加工成平坦的，使得加工容易。仅通过去除冒口22就能够完全去除铸造缺陷和氧化夹杂物缺陷(见图5(c))。经过铸造的本体21成形为具有裙部24和销孔25，销孔25与连杆相连接。
要被结合至本体21的头顶部11形成有通过铸造和车削而变平的结合面(底部)14，并且在模具中被翻转并铸造，并且使用了用于铸造头顶部11的模具或者能够铸造翻转的头顶部的模具。
相应地，在重力压铸法中凹形碗12所处的表面(头顶部的顶部)在模具中形成在下部处，然而，要被加工为平坦的头顶部11的底部在模具中形成在上部处，使得冒口13位于要加工成平台的部分之上。
相应地，氧化膜未保持在位于铸造中模具中下部的表面(该平面为具有碗的顶部)上，并且氧化膜尽可能多地仅收集在要加工为平坦的部分之上的冒口13中(即，位于模具中的上部的部分，该部分被加工为平台并且被结合至本体)。
在头顶部11被铸造后，冒口13能够通过车削而容易地被去除，并且冒口13所在的表面14被加工为平坦的，使得加工容易。进一步地，通过仅去除冒口13能够完全去除铸造缺陷和氧化夹杂物缺陷。
整体式活塞9通过将本体21和头顶部11结合起来而形成，同时去除了冒口13和冒口22，其中该头顶部11被翻转以与铸件相对并且结合至本体21。即，将被加工为平坦的本体的顶部23(冒口在其上)和被加工为平台的头顶部的底部14(冒口在其上)结合起来，因此形成整体式活塞。
分别铸造的本体21和头顶部11可以结合起来，通过例如钎焊或者摩擦结合。本体21和头顶部11通过分别铸造而由铝合金制成，然后将加工成平面的本体结合面(顶部)23和头顶部11的结合面(底部)通过钎焊或者摩擦结合而结合起来。
通用的钎焊为焊接的一种，其利用气体保护、感应加热、或者红外线，在450℃或高于450℃的温度，或者在熔融点或者低于熔融点的温度而进行，并且提供了高结合强度和良好的外部表现，而且基材无变形、无损坏或者无残余应力。
在本发明中，本体21和头顶部11也被加热到至少450℃或450℃以上以进行钎焊，其中当温度被设定为材料的固溶温度(通常设定在再结晶温度或再结晶温度以上和熔化温度或熔化温度以下)，例如500℃，从而进行钎焊，用来提高活塞材料强度的固溶热处理可以通过结合过程中的整合过程来执行，并且单独的固溶热处理能够被去除，使得整个过程得以简化。
如上所述，在本体21和头顶部11结合后，碗12的形状通过后加工来完成，然后活塞9通过形成活塞环槽27或者油孔26而完成。
因此，由于在本发明中本体和头顶部分开铸造然后进行结合，从而可能制造出无材料缺陷(由于氧化膜)的活塞。特别地，即使碗的形状对于优化燃烧室来说是复杂的，并且用于去除有铸造缺陷的部分的额外的高级工序被去除了，也能够有效地防止铸造缺陷，从而能够保证生产率并且降低工艺成本和制造成本。
进一步地，由于能够在一个完整的步骤中同时进行用于提高活塞强度的固溶热处理和用于结合本体和头顶部的钎焊，则能够省去单独的固溶热处理，并且整个过程能够简化。
图6为示出了根据本发明的第二示例性实施方案的用于制造活塞的方法的过程状态图，在通过分开铸造本体21和头顶部11然后将二者结合以制成整体式活塞9方面，第二示例性实施方案与第一示例性实施方案相似或者实质相同。
不同于第一实施方案，在第二实施方案中，头顶部11呈具有顶活塞环槽15的形状，其中本体21可以通过铸造由铝合金制成，并且头顶部11可以由铸铁制成。
在大功率发动机中，顶活塞环槽需要高耐磨性以防止顶活塞环槽由于顶活塞环的竖直振动而磨损。相应地，当铝合金活塞铸造时，利用了嵌铸，即分开铸造铸铁的顶活塞环槽(铸铁嵌件或者环托架)然后将它放置在模具中。
图7显示了装备有铸铁嵌件(cast iron insert)的活塞的横截面图，其中由铸铁单独制成的铸铁嵌件27a在顶活塞环槽中。然而，由于使用了铸铁嵌件27a，当倾倒进入模具中的熔化金属或者金属材料(铝合金-熔化金属)与固定在模具中的铸铁嵌件相接触时，氧化膜在嵌件的接触表面上生成，并且相应地，更多的氧化膜在头顶部11的燃烧室表面上生成。
因此，在第二示例性实施方案中，顶活塞环槽15整体形成在通过铸造由铸铁制成的头顶部11上，以能够执行铸铁嵌件的功能(环托架)。人们希望这样的整体式元件可以整体地形成。在此种情况下，由于分开嵌铸是不必要的，则制造活塞的过程能够减少和简化，并且能够防止出现由于铸铁嵌件而在燃烧室的顶部上的氧化膜缺陷。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“顶部”或“底部”等被用于参考附图中所显示的特征的位置来描述示例性实施方案的这些特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。
Claims (6)
1.一种用于制造汽车发动机的活塞的方法，该方法包括：
通过将第一熔化金属材料倒入第一模具来铸造具有碗的头顶部，所述头顶部具有在第一模具中的上部形成的头顶部结合部和在头顶部结合部上的第一冒口；
通过将第二熔化金属材料倒入第二模具来铸造本体，所述本体为活塞的除所述头顶部之外的部分，所述本体具有在所述第二模具中的上部形成的本体结合部和在本体结合部上的第二冒口；
将这些冒口从所述头顶部和所述本体上去除；以及
将所述头顶部和所述本体在头顶部结合部和本体结合部处结合成整体以形成活塞，
其中，顶活塞环槽整体形成在所述头顶部上。
2.根据权利要求1所述的用于制造汽车发动机的活塞的方法，其进一步包括：将头顶部结合部和本体结合部中的至少一个进行加工以在这些结合部中至少一个上形成平坦的结合面，其中加工是在所述冒口被去除后进行的。
3.根据权利要求2所述的用于制造汽车发动机的活塞的方法，其中，冒口的去除和对结合部中至少一个的加工是通过车削来进行。
4.根据权利要求1所述的用于制造汽车发动机的活塞的方法，其中，所述头顶部和所述本体通过钎焊或者摩擦结合而得以结合。
5.根据权利要求1所述的用于制造汽车发动机的活塞的方法，其中，所述头顶部和所述本体由铝合金制成。
6.根据权利要求1所述的用于制造汽车发动机的活塞的方法，其中，所述头顶部由铸铁制成，所述本体由铝合金制成。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2013-0074956 | 2013-06-27 | ||
| KR1020130074956A KR101449304B1 (ko) | 2013-06-27 | 2013-06-27 | 자동차 엔진용 피스톤의 제조 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104251166A CN104251166A (zh) | 2014-12-31 |
| CN104251166B true CN104251166B (zh) | 2018-05-01 |
Family
ID=51997167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310682027.9A Expired - Fee Related CN104251166B (zh) | 2013-06-27 | 2013-12-12 | 用于制造汽车发动机的活塞的方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9370847B2 (zh) |
| KR (1) | KR101449304B1 (zh) |
| CN (1) | CN104251166B (zh) |
| DE (1) | DE102013113644B4 (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105508075B (zh) * | 2016-01-20 | 2017-12-08 | 李乐 | 一种永磁发动机的铁铝复合被吸塞及其制造方法 |
| CN107059087A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-08-18 | 安庆雅德帝伯活塞有限公司 | 一种活塞头部快速氧化设备 |
| DE102017216995B4 (de) * | 2017-09-26 | 2023-04-20 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Kolben für einen Verbrennungsmotor, Verfahren zur Herstellung eines Kolbens und Verbrennungsmotor |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004027922A (ja) * | 2002-06-25 | 2004-01-29 | Showa Denko Kk | 内燃機関用鍛造ピストン、その素材およびそれらの製造方法 |
| CN1685140A (zh) * | 2002-09-25 | 2005-10-19 | 玛勒有限公司 | 内燃机的、由多部分构成的冷却活塞及其制造方法 |
Family Cites Families (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2127769A1 (de) | 1971-06-04 | 1972-12-14 | Karl Schmidt GmbH, 7107 Neckarsuim | Verfahren und Vorrichtung zur Her stellung von Leichtmetallkolben |
| GB8804533D0 (en) * | 1988-02-26 | 1988-03-30 | Wellworthy Ltd | Pistons |
| JPH0660065B2 (ja) | 1991-07-12 | 1994-08-10 | 日本碍子株式会社 | エンジン部品 |
| JPH1099961A (ja) | 1996-09-30 | 1998-04-21 | Alum Toreega Kaihatsu Kyodo Kumiai | 高密着性鋳ぐるみ部材とその製造法 |
| DE19963216A1 (de) | 1998-12-28 | 2000-08-24 | Koenig Kommanditgesellschaft G | Verfahren und Vorrichtung zum Gießen von Rohlingen aus Leichtmetall |
| KR100388075B1 (ko) | 2000-09-26 | 2003-06-18 | 남광토건 주식회사 | 케이블 포설차 |
| KR20020051230A (ko) * | 2000-12-22 | 2002-06-28 | 이계안 | 자동차 엔진용 피스톤 |
| KR100392192B1 (ko) * | 2000-12-23 | 2003-07-23 | 기아자동차주식회사 | 자동차의 실린더 헤드 |
| US6508162B2 (en) * | 2001-05-10 | 2003-01-21 | Federal-Mogul World Wide, Inc. | Dual alloy piston and method of manufacture |
| US6513477B1 (en) * | 2001-09-19 | 2003-02-04 | Federal-Mogul World Wide, Inc. | Closed gallery piston having pin bore lubrication |
| KR20030087110A (ko) | 2002-05-06 | 2003-11-13 | 현대자동차주식회사 | 압탕부 가압장치 및 이를 이용한 중력주조방법 |
| DE10244511A1 (de) * | 2002-09-25 | 2004-04-15 | Mahle Gmbh | Mehrteiliger gekühlter Kolben für einen Verbrennungsmotor |
| US6825450B2 (en) | 2002-11-06 | 2004-11-30 | Federal-Mogul World Wide, Inc. | Piston and method of manufacture |
| KR20040041308A (ko) | 2002-11-11 | 2004-05-17 | 현대자동차주식회사 | 가솔린 직접 분사식 엔진의 연소실 구조 |
| DE10352244A1 (de) | 2003-11-08 | 2005-06-09 | Mahle Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor |
| EP1926902B1 (de) * | 2005-09-17 | 2010-04-14 | KS Kolbenschmidt GmbH | Kolben, insbesondere kühlkanalkolben, mit drei reibschweisszonen |
| KR100946484B1 (ko) | 2007-12-14 | 2010-03-10 | 기아자동차주식회사 | 가솔린 직접 분사 엔진용 피스톤 헤드 |
| KR20090064171A (ko) | 2007-12-15 | 2009-06-18 | 기아자동차주식회사 | 가솔린 직접 분사 엔진용 피스톤 헤드 |
| DE102007061601A1 (de) | 2007-12-20 | 2009-06-25 | Mahle International Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor sowie Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE102008011922A1 (de) | 2008-02-29 | 2009-09-03 | Ks Kolbenschmidt Gmbh | Kolben für Brennkraftmaschinen, hergestellt mittels eines Multi-Orbitalen Reibschweißverfahrens |
| KR101009962B1 (ko) | 2008-07-04 | 2011-01-20 | 동양피스톤 주식회사 | 피스톤 제조 방법 및 피스톤 제조 장치 |
| DE102008056203A1 (de) * | 2008-11-06 | 2010-05-12 | Mahle International Gmbh | Mehrteiliger Kolben für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE102009013001A1 (de) | 2009-03-13 | 2010-09-23 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Verfahren zum Gießen eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor und Kolben |
| DE102009026450B4 (de) | 2009-05-25 | 2012-12-06 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Gießvorrichtung und -verfahren, insbesondere für Kolben von Verbrennungsmotoren |
| DE102010056220A1 (de) | 2010-12-24 | 2012-06-28 | Mahle International Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor |
-
2013
- 2013-06-27 KR KR1020130074956A patent/KR101449304B1/ko active IP Right Grant
- 2013-12-02 US US14/094,531 patent/US9370847B2/en active Active
- 2013-12-06 DE DE102013113644.3A patent/DE102013113644B4/de active Active
- 2013-12-12 CN CN201310682027.9A patent/CN104251166B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004027922A (ja) * | 2002-06-25 | 2004-01-29 | Showa Denko Kk | 内燃機関用鍛造ピストン、その素材およびそれらの製造方法 |
| CN1685140A (zh) * | 2002-09-25 | 2005-10-19 | 玛勒有限公司 | 内燃机的、由多部分构成的冷却活塞及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102013113644A1 (de) | 2014-12-31 |
| US20150000129A1 (en) | 2015-01-01 |
| US9370847B2 (en) | 2016-06-21 |
| KR101449304B1 (ko) | 2014-10-08 |
| DE102013113644B4 (de) | 2019-05-23 |
| CN104251166A (zh) | 2014-12-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10443536B2 (en) | One-piece piston featuring addictive machining produced combustion bowl rim and cooling gallery | |
| JP2020076409A (ja) | 付加的な製造技術を使用して作製されるピストン | |
| CN103732352B (zh) | 内燃机活塞及其制造方法 | |
| US8240039B2 (en) | Method for producing piston for internal-combustion engine | |
| CN104251166B (zh) | 用于制造汽车发动机的活塞的方法 | |
| US20130276740A1 (en) | Two-piece friction-welded piston | |
| JP2007270812A (ja) | 内燃機関用ピストン | |
| JP2007270813A (ja) | 内燃機関用ピストン | |
| EP1234973B1 (en) | Cylinder block of multi-cylinder engine and process of molding same | |
| CN105705758A (zh) | 全裙式双面焊钢活塞 | |
| CN102787937B (zh) | 带有双金属圆顶的活塞 | |
| US20140048033A1 (en) | Cylinder head and method | |
| WO2014097924A1 (ja) | 内燃機関のピストンの製造方法、内燃機関のピストンの製造装置、及び内燃機関 | |
| CN110454293A (zh) | 用于内燃机的气缸盖 | |
| WO2016088454A1 (ja) | 内燃機関用ピストンと該ピストンの製造方法及び製造装置 | |
| DE102009045642A1 (de) | Abriebfester Kolbenringträger, Kolben mit dem abriebfesten Kolbenträger und Herstellungsverfahren für den Kolben | |
| CN108884781A (zh) | 具有排油特征的无通道活塞 | |
| JP2005507475A (ja) | シリンダーライナーを含むエンジンブロックおよび鋳造工具 | |
| JP2011127448A (ja) | エンジン用シリンダの製造方法、エンジン用シリンダの金型、及びエンジン用シリンダ | |
| CN110036190A (zh) | 内燃机的活塞 | |
| CN118060496A (zh) | 一种船用低速柴油机大型气缸套重力铸造成型方法 | |
| KR20110131547A (ko) | 실린더 헤드 주조 장치용 예열 버너 | |
| JP2006082095A (ja) | エンジン用ピストンの製造方法 | |
| FR2905615A1 (fr) | Procede de realisation d'au moins une partie du circuit d'huile d'un bloc-moteur de moteur a combustion interne et bloc-moteur obtenu par un tel procede | |
| JPH04321760A (ja) | 内燃機関用ピストン |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180501 |