CN114251186B - 一种全钢活塞加工方法及用该方法加工的全钢活塞 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全钢活塞，包括：活塞头部和活塞裙部，活塞头部中心设置预设孔径的焊孔，活塞裙部中心设置用于插入焊孔的焊柱，焊柱的外周的焊台，焊孔的下端面搭放于焊台；活塞头部设置第一外油槽以及设置于焊孔和第一外油槽之间的第一内油槽，活塞裙部设置与第一外油槽对应的第二外油槽、与第一内油槽对应的第二内油槽，第一外油槽的外侧下端面与第二外油槽的外侧上端面之间设置护圈，焊孔与焊柱焊接，第一外油槽的外侧下端面与第二外油槽的外侧上端面。在焊柱的外周设置焊台、在第一外油槽的外侧下端面与第二外油槽的外侧上端面之间设置护圈，保证了内油腔和外油腔的清洁度，防止在焊接过程中产生的熔珠进入油腔中。
Description
技术领域
本发明涉及活塞技术领域，更具体地说，涉及一种全钢活塞加工方法及用该方法加工的全钢活塞。
背景技术
全钢活塞是目前活塞技术的前沿技术，一般全钢活塞采用整体铸造、锻造、焊接等方式进行制造。全钢活塞的冷却油腔设计较为复杂，有多种加工方法，目前常见的整体锻造全钢活塞，冷却油腔采用两个半圆式钢片式密封，其钢片制造及安装都比较困难，成本较高，而且存在掉落的风险；复杂油腔难以通过加工的方式来实现。铸造式密封冷却油腔因其陶瓷芯为非溶性，在封闭油腔中难以取出，需要设置工艺出芯孔，然后再把工艺孔封住，工艺复杂。焊接式密封冷却油腔：焊接卷边使油腔冷却功能减弱，焊缝热影响区的材料性能较差，焊渣难以清理。
综上所述，如何解决锻造活塞的钢片制造安装困难、成本高、存在掉落风险、铸造活塞的工艺复杂、焊接活塞的油腔冷却效果差、焊渣难以清理问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种全钢活塞，无需钢片封口、冷却效果好、防止在焊接过程中产生的熔珠进入油腔中。
本发明的另一目的是提供一种包括上述。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种全钢活塞，包括：活塞头部和活塞裙部，所述活塞头部中心设置预设孔径的焊孔，所述活塞裙部中心设置用于插入所述焊孔的焊柱，所述焊柱的外周的焊台，所述焊孔的下端面搭放于所述焊台；所述活塞头部设置第一外油槽以及设置于所述焊孔和所述第一外油槽之间的第一内油槽，所述活塞裙部设置与所述第一外油槽对应的第二外油槽、与所述第一内油槽对应的第二内油槽，所述第一外油槽的外侧下端面与所述第二外油槽的外侧上端面之间设置护圈，所述焊孔与所述焊柱焊接，所述第一外油槽的外侧下端面与所述第二外油槽的外侧上端面。
优选地，所述焊孔与所述焊柱过渡配合。
优选地，所述第二内油槽和所述第二外油槽之间的所述活塞裙部的上表面设置至少两个通油槽。
优选地，所述通油槽内侧的所述活塞裙部的上表面设置至少两个回油孔。
优选地，所有所述通油槽关于所述焊柱对称设置，所有所述回油孔关于所述焊柱对称设置。
优选地，所述焊柱的外径等于所述焊孔的直径等于(8～10)％所述活塞裙部的外径。
优选地，所述第一外油槽的外侧下端面设置第一护圈槽，所述第二外油槽的外侧上端面设置与所述第一护圈槽对应的第二护圈槽，所述护圈设置于所述第一护圈槽和所述第二护圈槽之间。
优选地，所述焊柱与所述焊孔之间、所述第一外油槽的外侧下端面与所述第二外油槽的外侧上端面之间均为高能束焊缝。
本申请所提供的全钢活塞将活塞分为活塞头部和活塞裙部两个部分，活塞头部中心设有焊孔，活塞裙部中心设有焊柱，将焊缝设置在活塞中心部位，可以降低燃烧室喉口及顶面失效的风险；活塞头部和活塞裙部组成的内、外油腔，可以提高活塞的冷却效果，降低活塞顶面温度，提高活塞寿命。在焊柱的外周设置焊台、在所述第一外油槽的外侧下端面与所述第二外油槽的外侧上端面之间设置护圈，保证了内油腔和外油腔的清洁度，防止在焊接过程中产生的熔珠进入油腔中；此外，还可大幅度降低加工难度，而且各种复杂油道结构能简单成型，钢体成型更加简单。
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为本发明所提供的全钢活塞的截面图；
图2为本发明所提供的护圈的主视图；
图3为本发明所提供的活塞头部的截面图；
图4为本发明所提供的活塞裙部的截面图；
图5为本发明所提供的活塞裙部的俯视图；
图6为本发明所提供的活塞头坯体的截面图；
图7为本发明所提供的活塞裙坯体的截面图。
图1-7中：
1-活塞裙部、2-活塞头部、3-通油槽、4-回油孔、5-焊柱、6-高能束焊缝、7-第一外油槽、8-护圈、9-第二外油槽、10-第一护圈槽、11-焊孔、12-焊台、13-第二护圈槽、14-活塞头坯体、15-活塞裙坯体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种全钢活塞，无需钢片封口、冷却效果好、防止在焊接过程中产生的熔珠进入油腔中。
请参考图1～7，一种全钢活塞，包括：活塞头部2和活塞裙部1，活塞头部2中心设置预设孔径的焊孔11，活塞裙部1中心设置用于插入焊孔11的焊柱5，焊柱5的外周的焊台12，焊孔11的下端面搭放于焊台12；活塞头部2设置第一外油槽7以及设置于焊孔11和第一外油槽7之间的第一内油槽，活塞裙部1设置与第一外油槽7对应的第二外油槽9、与第一内油槽对应的第二内油槽，第一外油槽7的外侧下端面与第二外油槽9的外侧上端面之间设置护圈8，焊孔11与焊柱5焊接，第一外油槽7的外侧下端面与第二外油槽9的外侧上端面。
根据活塞头部2结构，锻造出活塞头坯体14，根据活塞裙部1结构，铸造出活塞裙坯体15，再将活塞分为活塞头部2、活塞裙部1两个部分进行加工。
在活塞头部2中心加工一个直径为φH的焊孔11，并将第一外油槽7和第一内油槽加工成形；在活塞裙部1中心加工一个直径为φh的焊柱5，焊柱5的外周加工一个焊台12，焊台12的台面向上，用于承接焊孔11的下端面，并将第二外油槽9和第二内油槽加工成形。
将活塞头部2进行预热至200℃，活塞裙部1放置好护圈8后，将预热的活塞头部2进行压制安装，之后再将焊柱5和焊孔11连接，因焊台12的作用，防止在焊接过程中产生的熔珠流出、形成难以清除的焊珠。将活塞头部2下端和活塞裙部1上端焊接一起，因护圈8的作用，防止在焊接过程中产生熔珠流出、形成难以清除的焊珠。焊柱5和焊孔11之间的焊缝、活塞头部2下端和活塞裙部1上端的焊缝将活塞头部2和活塞裙部1组成一个具有内、外油腔的整体全钢活塞。
本申请所提供的全钢活塞将活塞分为活塞头部2和活塞裙部1两个部分，活塞头部2中心设有焊孔11，活塞裙部1中心设有焊柱5，将焊缝设置在活塞中心部位，可以降低燃烧室喉口及顶面失效的风险；活塞头部2和活塞裙部1组成的内、外油腔，可以提高活塞的冷却效果，降低活塞顶面温度，提高活塞寿命。在焊柱5的外周设置焊台12、在第一外油槽7的外侧下端面与第二外油槽9的外侧上端面之间设置护圈8，保证了内油腔和外油腔的清洁度，防止在焊接过程中产生的熔珠进入油腔中；此外，还可大幅度降低加工难度，而且各种复杂油道结构能简单成型，钢体成型更加简单。
在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，焊孔11与焊柱5过渡配合，以提升焊柱5与焊孔11安装的稳定性，从而提升焊接质量。
在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，第二内油槽和第二外油槽9之间的活塞裙部1的上表面设置至少两个通油槽3，通油槽3可以将内、外油腔连通，解决油道密封问题。
在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，通油槽3内侧的活塞裙部1的上表面设置至少两个回油孔4，两个回油孔4均与内油腔连通，冷却油沿一个回油孔4进入内油腔中，并由另一个回油孔4排出，保证冷却油的流通性。
在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，所有通油槽3关于焊柱5对称设置，所有回油孔4关于焊柱5对称设置，以保证外油腔与内油腔的进油与出油均匀，提升内油腔与外油腔的冷却效果。
为了保证焊柱5的强度，优选地，焊柱5的外径等于焊孔11的直径等于(8～10)％活塞裙部1的外径。当然，也可以根据实际应用情况将焊柱5的外径、焊孔11的直径和活塞裙部1的外径设置为其他比例。
考虑到护圈8的安装方式，优选地，第一外油槽7的外侧下端面设置第一护圈槽10，第二外油槽9的外侧上端面设置与第一护圈槽10对应的第二护圈槽13，护圈8设置于第一护圈槽10和第二护圈槽13之间。第一护圈槽10和第二护圈槽13正对设置，当活塞头部2和活塞裙部1组装后，第一护圈槽10和第二护圈槽13组成用于容纳护圈8的腔体，减小第一外油槽7的外侧下端面和第二外油槽9的外侧上端面之间的间距。
在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，焊柱5与焊孔11之间、第一外油槽7的外侧下端面与第二外油槽9的外侧上端面之间均为高能束焊缝6。将预热的活塞头部2进行压制安装，之后再用高能束将焊柱5和焊孔11连接，形成高能束焊缝6，提升焊接效果，提升活塞整体性能。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的全钢活塞进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种全钢活塞，其特征在于，包括：活塞头部（2）和活塞裙部（1），所述活塞头部（2）中心设置预设孔径的焊孔（11），所述活塞裙部（1）中心设置用于插入所述焊孔（11）的焊柱（5），所述焊柱（5）的外周设置焊台（12），所述焊孔（11）的下端面搭放于所述焊台（12）；所述活塞头部（2）设置第一外油槽（7）以及设置于所述焊孔（11）和所述第一外油槽（7）之间的第一内油槽，所述活塞裙部（1）设置与所述第一外油槽（7）对应的第二外油槽（9）、与所述第一内油槽对应的第二内油槽，所述第一外油槽（7）的外侧下端面与所述第二外油槽（9）的外侧上端面之间设置护圈（8），所述焊孔（11）与所述焊柱（5）焊接，所述第一外油槽（7）的外侧下端面与所述第二外油槽（9）的外侧上端面焊接；
所述第二内油槽和所述第二外油槽（9）之间的所述活塞裙部（1）的上表面设置至少两个通油槽（3）；
所述通油槽（3）内侧的所述活塞裙部（1）的上表面设置至少两个回油孔（4）。
2.根据权利要求1所述的全钢活塞，其特征在于，所述焊孔（11）与所述焊柱（5）过渡配合。
3.根据权利要求2所述的全钢活塞，其特征在于，所有所述通油槽（3）关于所述焊柱（5）对称设置，所有所述回油孔（4）关于所述焊柱（5）对称设置。
4.根据权利要求1所述的全钢活塞，其特征在于，所述焊柱（5）的外径等于所述焊孔（11）的直径等于（8~10）%所述活塞裙部（1）的外径。
5.根据权利要求1所述的全钢活塞，其特征在于，所述第一外油槽（7）的外侧下端面设置第一护圈槽（10），所述第二外油槽（9）的外侧上端面设置与所述第一护圈槽（10）对应的第二护圈槽（13），所述护圈（8）设置于所述第一护圈槽（10）和所述第二护圈槽（13）之间。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的全钢活塞，其特征在于，所述焊柱（5）与所述焊孔（11）之间、所述第一外油槽（7）的外侧下端面与所述第二外油槽（9）的外侧上端面之间均为高能束焊缝（6）。
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