CN105484891A - 一种新型活塞及其制作方法 - Google Patents

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杨立成
何锋
余国宽
高洋洋
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    • 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 
    • 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
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Abstract

本发明公开了一种新型活塞及其制作方法，该新型活塞包括活塞体，所述的活塞体为整体式金属陶瓷结构，在活塞体上端外壁上设置有两道环形槽，在每道环形槽内安装有金属陶瓷活塞环，同时在金属陶瓷活塞环的下方还设置有耐高温密封圈。本发明的活塞体和活塞环均采用金属陶瓷制作，保证了活塞环与活塞体寿命的一致性，而且采用双活塞环配合耐高温密封圈的三环结构，以确保金属陶瓷活塞整体的密封性，降低机油的消耗，降低有害物质的排放，极大地改善了发动机的动力性能，极大地增加了发动机的使用寿命。

Description

一种新型活塞及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种新型活塞及其制作方法，属于内燃机配件技术领域。
背景技术
传统的发动机的活塞大部分都是在金属活塞的头部连接一陶瓷块，在其底部套接陶瓷环。目前，也有采用烧结方法生产出整体式陶瓷活塞，虽然此方法克服传统发动机在高温、高压、高速和润滑条件下由于金属材质热振稳定性差、耐磨性能不良等原因，所造成使用寿命短等问题，同时也克服了上述头部连接陶瓷垫块，底部套接陶瓷环的活塞在其分段的结构中仍然存在热膨胀系数不一致等问题；但是，整体式陶瓷活塞的烧制、加工困难而且陶瓷易碎，并且整体式陶瓷活塞只是在活塞本体通过烧结附加在活塞本体上，在烧结过程中容易改变活塞本体性能从而致使发动机使用寿命降低；还有就是整体式陶瓷活塞陶瓷的硬度、刚度不足，由于发动机燃烧室温度非常高，整体式陶瓷也会存在热膨胀系数不一致的现象。而且传统的金属活塞摩擦系数和导热系数大，致使活塞的摩擦做功多、系统热效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型活塞及其制作方法，从而提高活塞在高温、高压、高速和润滑条件下的热振稳定性和耐磨性能，延长活塞的使用寿命，提高其工作效率。
本发明的技术方案：一种新型活塞，包括活塞体，所述的活塞体1为整体式金属陶瓷结构，在活塞体1的头部外壁上设置有三道环形槽4，其中上面两个环形槽4内安装有金属陶瓷活塞环5，同时在最下面的环形槽4上设置有耐高温密封圈3。
所述的活塞体的顶部设置有凹槽。这样便可增大燃烧室的面积，改变燃烧室的形状使其内的燃料充分燃烧。
所述的活塞体中部的对称位置设置有固定销孔。
一种制作上述的新型活塞的方法，首先采用金属陶瓷烧结一个整体式的活塞体，然后在活塞体的头部外壁上制作三道环形槽，其中上面两个环形槽上分别安装金属陶瓷活塞环，在最下面的环形槽上安装耐高温密封圈即成。
所述的金属陶瓷为TiC基金属陶瓷。由于TiC陶瓷的熔点高、耐磨性好、密度小、抗氧化性高、低摩擦系数、高耐腐蚀性能和稳定的高温性能；用其代替陶瓷活塞即可避免在粘结过程中产生应力集中的现象，降低活塞寿命，而且金属陶瓷活塞陶瓷活塞还具有更加的耐高温、密度更小从而使活塞质量更轻、摩擦系数也相比其更小、并且耐腐蚀性也比其更高；此外，金属陶瓷还可以克服整体式陶瓷活塞的硬度、刚度不足以及易碎的缺陷。
由于采用上述技术方案，本发明的优点在于：本发明的活塞体整体都采用金属陶瓷制作，活塞不仅满足传统金属活塞的刚度、强度等要求，而且还具有陶瓷的耐高温、耐腐蚀、抗氧化等特点；并且金属陶瓷活塞还克服了陶瓷本身脆性大易碎的特点。本发明的金属陶瓷活塞相比陶瓷活塞来说克服了烧结过程的一些问题，而且烧结过程中无需使用耐高温的黏粘剂，节约成本。同时，本发明的金属陶瓷活塞密度小使活塞本体质量较轻，增加活塞做功的有用功，并且金属陶瓷的热膨胀系数小，增加了活塞的寿命，还有就是金属陶瓷的耐腐蚀性能强，耐高温性能高，可以提高活塞体的寿命。此外，本发明的活塞体和活塞环均采用金属陶瓷制作，保证了活塞环与活塞体寿命的一致性，而且采用双活塞环配合耐高温密封圈的三环结构，以确保金属陶瓷活塞整体的密封性，降低机油的消耗，降低有害物质的排放，极大地改善了发动机的动力性能，极大地增加了发动机的使用寿命。而且金属陶瓷活塞的热膨胀系数较小，使得发动机工作时不易发生拉缸或咬缸，活塞与缸体工作间隙更加稳定；另外，金属陶瓷活塞摩擦系数非常小，极大地降低了发动机的摩擦功，从而提高了其工作的有用功，较明显的改善发动机的动力性能；金属陶瓷活塞导热系数较小，从而提高了整个系统的热效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图标记说明：1-活塞体，2-凹槽，3-耐高温密封圈，4-环形槽，5-金属陶瓷活塞环。
具体实施方式
为了使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的实施例：新型活塞的装置的结构示意图如图1所示，一种，包括活塞体1，所述的活塞体1为整体式金属陶瓷结构，在活塞体1的头部外壁上设置有三道环形槽4，其中上面两个环形槽4内安装有金属陶瓷活塞环5，同时在最下面的环形槽4上设置有耐高温密封圈3。所述的活塞体1的顶部设置有凹槽2，这样便可增大燃烧室的面积，改变燃烧室的形状使其内的燃料充分燃烧。所述的活塞体1中部的对称位置设置有固定销孔6。
制作上述新型活塞时，首先采用TiC基金属陶瓷作为制作活塞体1的原材料烧结一个整体式的活塞体1，然后在活塞体1上端外壁上制作三道环形槽4，其中上面两个环形槽4上分别安装同样采用TiC基金属陶瓷制作而成的金属陶瓷活塞环5，在最下面的环形槽4上安装耐高温密封圈即成。

Claims (5)

1.一种新型活塞，包括活塞体（1），其特征在于：所述的活塞体（1）为整体式金属陶瓷结构，在活塞体（1）的头部外壁上设置有三道环形槽（4），其中上面两个环形槽（4）内安装有金属陶瓷活塞环（5），同时在最下面的环形槽（4）上设置有耐高温密封圈（3）。
2.根据权利要求1所述的新型活塞，其特征在于：所述的活塞体（1）的顶部设置有凹槽（2）。
3.根据权利要求1所述的新型活塞，其特征在于：所述的活塞体（1）中部的对称位置设置有固定销孔（6）。
4.一种制作权利要求1～3任意一项所述的新型活塞的方法，其特征在于：首先采用金属陶瓷烧结一个整体式的活塞体（1），然后在活塞体（1）的头部外壁上制作三道环形槽（4），其中上面两个环形槽（4）上安装金属陶瓷活塞环（5），在最下面的环形槽（4）上安装耐高温密封圈即成。
5.根据权利要求4所述的新型活塞的制作方法，其特征在于：所述的金属陶瓷为TiC基金属陶瓷。
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