CN111237079A - 一种环岸焊接整体锻钢活塞及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环岸焊接整体锻造钢活塞及其加工方法，整体锻造钢活塞包括：活塞本体，其为锻造的钢活塞体，其头部对应冷却油腔外侧为敞口；敞口处焊接环岸部封闭，形成冷却油腔，冷却油腔通过进油孔和出油孔与外部连通；环岸部外壁上至少有部分活塞环槽；环岸部为两个或多个圆环结构组成，并通过竖直焊缝连接，且通过水平焊缝与焊接位置固定。由此活塞燃烧室、顶面没有焊缝，安全性高。环岸部位于活塞本体的裙部和头部之间，因此环岸部与活塞本体焊接强度要求不高，可以采用高能量的电子束焊接，多个圆环结构之间可以采用普通的焊接方式就能够满足要求。同时，活塞本体与环岸部分开加工，降低了对加工设备、刀具的要求，进而降低了加工成本。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机活塞技术领域，更具体的说是涉及一种环岸焊接整体锻造钢活塞及其加工方法。
背景技术
随着排放要求的提高和技术的进步，载重汽车、工程机械、船舶发动机及发电机组都向大功率、高负荷方向发展，在这些领域钢活塞逐渐代替铝合金活塞。目前整体锻钢活塞主要有两种：一种是整体锻造加弹性钢片，受刀具与结构的限制，冷却油道与活塞燃烧室的壁厚不均匀，再有弹性钢片密封性较差，冷却效果较差，并且弹性钢片还有脱落的危险，另外一种是焊接式整体锻钢活塞，焊接式主要是摩擦焊、激光焊和电子束焊接，摩擦焊内冷油腔中的焊缝无法清理，有脱落的危险。激光焊和电子束焊接都是至少有一道焊缝在顶面，对焊接质量要求高，焊接有风险。
此外现有技术中还出现了一种新型激光焊接锻钢结构活塞，头部与裙部通过顶面一道竖直焊缝成为一个整体，焊缝底部没有托底，激光能量大，冷却油道顶部容易形成焊瘤有脱落的危险，激光能量小会出现焊不透现象，有脱顶的危险，这种结构环槽下端为配合连接，只是起到一定的密封作用，对环槽的几乎没有支撑作用，活塞在工作中，环槽变形大，活塞环容易卡死。
因此，如何提供一种环岸焊接整体锻造活塞，克服整体锻钢活塞的上述不足是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
为此，本发明的一个目的在于提出一种环岸焊接整体锻造钢活塞，结构合理，更安全，焊接容易，克服了现有技术中存在的不足。
本发明提供了一种环岸焊接整体锻造钢活塞，包括：
活塞本体，活塞本体为锻造的钢活塞体，其头部对应冷却油腔外侧为敞口；
及环岸部，敞口处焊接环岸部封闭，形成冷却油腔，冷却油腔通过进油孔和出油孔与外部连通；环岸部外壁上至少有部分活塞环槽；
其中，环岸部为两个或多个圆环结构组成，并通过竖直焊缝连接，且通过水平焊缝与焊接位置固定。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种环岸焊接整体锻造钢活塞，环岸部包括两个或多个圆环结构通过竖直焊缝连接，环岸部顶部和底部与活塞本体对应冷却油腔位置处的敞口上下部通过水平焊缝焊接，由此将环岸部和活塞本体焊接为一个整体；由此活塞燃烧室、顶面没有焊缝，安全性高。环岸部位于活塞本体的裙部和头部之间，因此环岸部与活塞本体焊接强度要求不高，可以采用高能量的电子束焊接，多个圆环结构之间可以采用普通的焊接方式就能够满足要求。同时，活塞本体与环岸部分开加工，降低了对加工设备、刀具的要求，进而降低了加工成本。
进一步地，敞口上下部分均预留有第一定位部，环岸部对应敞口上下部分预留有与第一定位部嵌合的第二定位部，由此方便环岸部的安装，同时保证装配的精度及提高装配的一致性。
进一步地，第一定位部为环形凸台，第二定位部为与环形凸台适配的环形槽；由此装配更容易。
进一步地，相邻圆环结构连接处具有相互嵌合的阶梯台阶，方便焊接，焊接方式可以采用普通的氩弧焊焊接，降低了对焊接的要求。
进一步地，阶梯台阶阶梯台之间的高度差为0.5-1.5mm，方便焊接，
进一步地，阶梯台阶阶梯台之间的高度差为1.0mm，更有利于焊接。
此处阶梯台阶主要是焊接需要，如高度差小于0.5mm，焊接时会出现焊漏现象，高度差大于1.5mm时容易焊不透，影响连接强度。经过试验研究，意外的发现当高度差处于1.0mm时，焊接不仅满足要求，同时连接强度增强。
进一步地，第一道活塞环槽布置于活塞本体上，其余环槽布置在环岸部上，由此提高了活塞工作的安全性。
本发明的另一个目的在于提供一种上述环岸焊接整体锻造钢活塞的加工方法，包括以下步骤：分别锻造出活塞本体和整个环岸部；然后将活塞本体和整个环岸部分别按照粗加工要求加工到半成品状态；将整个环岸部根据结构分成两部分或多部分环形结构；然后再分开将环形结构装配到活塞本体上，通过竖直焊缝将两部分或多部分环形结构焊接成为一个整体，通过水平焊缝将环岸部与活塞本体焊接成为一个整体，并形成冷却油腔；最后经过热处理，精加工、表面处理，获得成品。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种环岸焊接整体锻造钢活塞的加工方法，由于活塞本体与环岸部分开加工，降低了对加工设备、刀具的要求，进而降低了加工成本。活塞燃烧室、顶面没有焊缝，安全性高。环岸部位于活塞本体的裙部和头部之间，因此环岸部与活塞本体焊接强度要求不高，可以采用高能量的电子束焊接，多个圆环结构之间可以采用普通的焊接方式就能够满足要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的一种环岸焊接整体锻造钢活塞的结构示意图；
图2附图为本发明提供的一种环岸焊接整体锻造钢活塞的活塞本体的剖视图；
图3附图示出了示出了环岸部的竖直焊缝F；
图4附图为本发明提供的一种环岸焊接整体锻造钢活塞的环岸部的剖视图；
图5附图为本发明提供的一种环岸焊接整体锻造钢活塞的环岸部的俯视图；
图6附图为图5附图的局部放大视图；
图7附图为图1附图的俯视图(示出了进油孔和出油孔位置)；
图中：100-活塞本体，101-第一定位部，200-环岸部，201-第二定位部，202-阶梯台阶，300-冷却油腔，400-活塞环槽，F-竖直焊缝。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
参见附图1-3和7，本发明一个实施例中，提供了一种环岸焊接整体锻造钢活塞，包括：
活塞本体100，活塞本体100为锻造的钢活塞体，其头部对应冷却油腔300外侧为敞口；
及环岸部200，敞口处焊接环岸部200封闭，形成冷却油腔300，冷却油腔300通过进油孔301和出油孔302与外部连通；环岸部200外壁上至少有部分活塞环槽400；
其中，环岸部200为两个或多个圆环结构组成，并通过竖直焊缝连接，且通过水平焊缝与焊接位置固定。
本发明公开提供了一种环岸焊接整体锻造钢活塞，环岸部包括两个或多个圆环结构通过竖直焊缝连接，环岸部顶部和底部与活塞本体对应冷却油腔位置处的敞口上下部通过水平焊缝焊接，由此将环岸部和活塞本体焊接为一个整体；由此活塞燃烧室、顶面没有焊缝，安全性高。环岸部位于活塞本体的裙部和头部之间，因此环岸部与活塞本体焊接强度要求不高，可以采用高能量的电子束焊接，多个圆环结构之间可以采用普通的焊接方式就能够满足要求。同时，活塞本体与环岸部分开加工，降低了对加工设备、刀具的要求，进而降低了加工成本。
有利的是，参见附图2和附图4，敞口上下部分均预留有第一定位部101，环岸部200对应敞口上下部分预留有与第一定位部101嵌合的第二定位部201。由此方便环岸部的安装，同时保证装配的精度及提高装配的一致性。
具体而言，第一定位部101为环形凸台，第二定位部201为与环形凸台适配的环形槽。由此装配更容易。当然也可以第一定位部101为环形槽，第二定位部201为与环形槽适配的环形凸台。
参见附图5-7，相邻圆环结构连接处具有相互嵌合的阶梯台阶202，方便焊接，焊接方式可以采用普通的氩弧焊焊接，降低了对焊接的要求。
有利的是，阶梯台阶202阶梯台之间高度差为0.5-1.5mm，方便焊接。
更有利的是，阶梯台阶202阶梯台之间高度差为1.0mm，更有利于焊接。
此处阶梯台阶主要是焊接需要，如高度差小于0.5mm，焊接时会出现焊漏现象，高度差大于1.5mm时容易焊不透，影响连接强度。经过试验研究，意外的发现当高度差处于1.0mm时，焊接不仅满足要求，同时连接强度增强。
在本发明的实施例中，优选地第一道活塞环槽400布置于活塞本体100上，其余环槽布置在环岸部上，由此提高了活塞工作的安全性。
本发明还提供了一种环岸焊接整体锻造钢活塞的焊接方法，包括以下步骤：分别锻造出活塞本体和整个环岸部；然后将活塞本体和整个环岸部分别按照粗加工要求加工到半成品状态；将整个环岸部根据结构分成两部分或多部分环形结构；然后再分开将环形结构装配到活塞本体上，通过竖直焊缝将两部分或多部分环形结构焊接成为一个整体，并形成冷却油腔；最后经过热处理，精加工、表面处理，获得成品。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种环岸焊接整体锻造钢活塞的加工方法，由于活塞本体与环岸部分开加工，降低了对加工设备、刀具的要求，进而降低了加工成本。活塞燃烧室、顶面没有焊缝，安全性高。环岸部位于活塞本体的裙部和头部之间，因此环岸部与活塞本体焊接强度要求不高，可以采用高能量的电子束焊接，多个圆环结构之间可以采用普通的焊接方式就能够满足要求。
其中，活塞本体加工出第一定位部后，将分成几部分的圆环结构装配到活塞本体上，先通过竖直焊缝F将环岸部焊接成一个整体，再通过水平焊缝将环岸部与活塞本体焊接成为一个整体，并形成封闭油腔。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种环岸焊接整体锻造钢活塞，其特征在于，包括：
活塞本体(100)，所述活塞本体(100)为锻造的钢活塞体，其头部对应冷却油腔(300)外侧为敞口；
及环岸部(200)，所述敞口处焊接所述环岸部(200)封闭，形成冷却油腔(300)，所述冷却油腔(300)通过进油孔(301)和出油孔(302)与外部连通；所述环岸部(200)外壁上至少有部分活塞环槽(400)；
其中，所述环岸部(200)为两个或多个圆环结构组成，并通过竖直焊缝连接，且通过水平焊缝与所述焊接位置固定。
2.根据权利要求1所述的一种环岸焊接整体锻造钢活塞，其特征在于，所述敞口上下部分均预留有第一定位部(101)，所述环岸部(200)对应所述敞口上下部分预留有与所述第一定位部(101)嵌合的第二定位部(201)。
3.根据权利要求2所述的一种环岸焊接整体锻造钢活塞，其特征在于，所述第一定位部(101)为环形凸台，所述第二定位部(201)为与所述环形凸台适配的环形槽。
4.根据权利要求1所述的一种环岸焊接整体锻造钢活塞，其特征在于，相邻所述圆环结构连接处具有相互嵌合的阶梯台阶(202)。
5.根据权利要求4所述的一种环岸焊接整体锻造钢活塞，其特征在于，所述阶梯台阶(202)阶梯台之间的高度差为0.5-1.5mm。
6.根据权利要求5所述的一种环岸焊接整体锻造钢活塞，其特征在于，所述阶梯台阶(202)阶梯台之间的高度差为1.0mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种环岸焊接整体锻造钢活塞，其特征在于，第一道所述活塞环槽(400)布置于所述活塞本体(100)上。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的环岸焊接整体锻造钢活塞的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：分别锻造出活塞本体和整个环岸部；然后将活塞本体和整个环岸部分别按照粗加工要求加工到半成品状态；将整个环岸部根据结构分成两部分或多部分环形结构；然后再分开将环形结构装配到活塞本体上，通过竖直焊缝将两部分或多部分环形结构焊接成为一个整体，通过水平焊缝将环岸部与活塞本体焊接成为一个整体，并形成冷却油腔；最后经过热处理，精加工、表面处理，获得成品。
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