CN116490317A - 包括基于超级合金的堆焊层的活塞 - Google Patents

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Abstract

一种用于往复式活塞发动机的活塞包括活塞主体，所述活塞主体包括活塞形体和包覆所述活塞形体的一部分并与其冶金学结合的超级合金堆焊层。所述超级合金堆焊层包括设置在所述活塞形体上的第一焊接层，所述第一焊接层包括第一多个邻接焊道。所述超级合金堆焊层还包括设置在所述第一焊接层上的第二焊接层，所述第二焊层包括第二多个邻接焊道。

Description

包括基于超级合金的堆焊层的活塞
交叉引用
本公开要求2020年11月20日提交的美国申请第63/116,188号的优先权和权益，所述美国申请特此以引用的方式并入。
政府权利
本项目协议干系人(PAH)发明是在美国政府的支持下根据美国陆军承包司令部-新泽西州(ACC-NJ)承包活动授予美国国家先进机动联盟的W15QKN-14-9-1002号协议做出的。政府对本发明具有一定的权利。
技术领域
本公开涉及包括超级合金堆焊层的活塞以及制造包括超级合金堆焊层的活塞的方法。
背景技术
已经针对内燃发动机活塞提议了许多涂层和涂覆工艺。迄今为止，此类提议存在许多缺陷、缺点和未满足的需求，包括涉及耐久性和功效的那些需求。常规的提议可能导致活塞的对其施加涂层的部分发生不期望的硬化。这种硬化增加在内燃发动机中的活塞的操作期间涂层-活塞分离或其他涂层失效的风险。常规的提议可能需要涂覆后处理，诸如涂覆后加热，以试图补偿这种不期望的硬化，这增加生产期望产品所需的复杂性、费用和时间。此外，此类涂覆后工艺本身产生经涂覆的活塞的组成的不期望的变化，包括由涂覆后加热或其他涂覆后操作引起的氧化和其他变形。仍然存在对本文公开的独特设备、系统和方法的大量需求。
示例性实施方案的公开内容
为了清楚地、简洁地和准确地描述本公开的示例性实施方案、制造和使用本公开的方式和过程以及为了使得能够实践、制造和使用本公开，现在将参考某些示例性实施方案，包括图中所示的那些实施方案，并且将使用具体语言来描述本公开。然而，应当理解，并不由此产生对本发明的范围的限制，并且本发明包括并保护本领域技术人员将想到的示例性实施方案的此类变更、修改和进一步应用。
发明内容
一些示例性实施方案为用于往复式活塞发动机的独特活塞，包括活塞形体和包覆活塞形体的至少一部分的超级合金堆焊层。一些示例性实施方案为用超级合金堆焊层包覆活塞形体的至少一部分的独特方法。根据以下描述和附图将明白另外的实施方案、形式、目的、特征、优点、方面和益处。
附图说明
图1是示出示例性活塞的某些方面的侧视图。
图1A是图1的示例性活塞的一部分的详细视图。
图1B是图1的示例性活塞的一部分的透视图。
图2A是处于示例性制造状态的图1的示例性活塞的一部分的截面图。
图2B是处于另一示例性制造状态的图1的示例性活塞的一部分的截面图。
图2C是处于另一示例性制造状态的图1的示例性活塞的一部分的截面图。
图3是示出示例性多层包覆的某些方面的示意图。
图4是示出示例性多层包覆的某些方面的示意图。
图5是示出示例性多层包覆的某些方面的示意图。
图6是示出示例性多层包覆的某些方面的示意图。
图7是示出示例性多层包覆的某些方面的示意图。
图8是示出示例性定向能量沉积(DED)制造过程的某些方面的流程图。
图9是示出示例性DED制造系统的某些方面的示意图。
图10是示出示例性DED制造系统的某些方面的示意图。
具体实施方式
参考图1、图1A和图1B，示出了根据示例性实施方案的活塞10。活塞10包括冠部12、碗状部14、上环岸11、上环槽13a、13b、13c、中环岸15、下环槽17a、17b、17c和下环岸19，它们限定活塞10的外表面9的多个区域。外表面9包括顶表面部分20和从顶表面部分20向下延伸的侧表面部分30。顶表面部分20包括冠表面部分22和从冠表面部分22向内延伸并形成活塞碗状部的碗状表面部分24。侧表面部分30包括从冠表面部分22向下延伸的上环岸表面部分31、从上环岸表面部分31向下延伸的环槽表面部分33、从环槽表面部分33向下延伸的裙表面部分35、从裙表面部分35向下延伸的第二环槽表面部分37、以及从第二环槽表面部分37向下延伸的下环岸表面部分39。
在示出的示例中，活塞10被适配和构造用于对置活塞、二冲程柴油发动机中。在其他实施方案中，活塞10可以不同地被适配和构造用于其他类型的发动机，例如具有非对置往复式活塞的四冲程柴油发动机中。在一些此类其他实施方案中，活塞10可以不包括中间环岸15、下环槽17a、17b、17c和下环岸19。在一些此类其他实施方案中，活塞10可以包括活塞裙，而不是中间环岸15、下环槽17a、17b、17c和下环岸19。设想了活塞布置、特征、形体、几何形状、结构和表面的许多其他改变和修改，如本领域技术人员受益于本公开将想到的。
活塞10包括活塞主体2，所述活塞主体包括钢活塞形体3、设置在钢活塞形体3的一部分上的超级合金堆焊层4以及耦接超级合金堆焊层4和钢活塞形体3的焊接界面5。钢活塞形体3可以为例如钢锻件、钢铸件、或使用适合于提供具有适用于内燃发动机中的活塞的净形状的钢活塞形体3的其他技术生产的钢形体。钢活塞形体3可以包括4140钢或适用于往复式活塞发动机的活塞中的其他钢组合物。
应当理解，其他实施方案可以包括铝活塞形体，并且关于钢活塞形体3、在其上执行的操作和在其上提供的覆盖材料的公开内容也适用于此类实施方案，其中超级合金堆焊层的组成可能改变以供与底层铝活塞形体兼容。根据本公开的铝活塞形体可以为例如铝锻件、铝铸件、或使用适合于提供具有适用于内燃发动机中的活塞的净形状的铝活塞形体的其他技术生产的铝形体。根据本公开的铝活塞形体优选地包含可热处理的铝合金组合物，其可根据本文公开的操作和技术(例如，2xxx、6xxx或7xxx系列锻造铝合金，某些4xxx系列锻造铝合金、2xx.x、3xx.x、4xx.x或7xx.x系列铸造铝合金，或本领域技术人员受益于本公开将想到的其他可热处理铝合金)进行硬化和回火。
超级合金堆焊层4可以包含多种超级合金材料，包括例如镍基超级合金(诸如统一编号系统(UNS)名称N06625)，其可作为INCONEL625TM商购获得。超级合金堆焊层4可以另外地或可替代地包含多种其他超级合金材料(诸如钛(Ti)、铁-铬-铝(FeCrAl)、HK30级不锈钢、CF8C级加不锈钢、碳化钨、其他金属基复合材料或陶瓷-金属基复合材料)以及可作为以下商购获得的超级合金材料：RENE 41TM、RENE 65TM、RENE 80TM、RENE 108TM、UDIMET 500TM、UDIMET 600TM、UDIMET 700TM、ASTROLOGYTM、ATI M252TM、INCONEL 718TM、INCONEL 718+TM、INCONEL 713CTM、HASTELLOY XTM、WASPALOYTM、HAYNES 282TM或本领域技术人员受益于本公开将想到的其他超级合金材料。
应当理解，根据本公开的超级合金覆盖材料包括一类具有提供高温抗氧化性和/或抗腐蚀性的技术效果的金属合金材料，所述高温抗氧化性和/或抗腐蚀性例如700华氏度(371摄氏度)或更高温度下的抗氧化性和/或抗腐蚀性，这优于或大于它们所覆盖在其上的基底材料(例如，4140钢材料基底或本文引用的其他基底材料)的抗氧化性。
超级合金堆焊层4和焊接界面5可使用定向能量沉积(DED)焊接技术设置在活塞形体3上，其中能量束诸如激光束或电子束被同时或与原料材料(诸如超级合金粉末或超级合金线材原料)结合引导至基底材料，以在应用时直接将原料与基底材料焊接。还设想可以使用其他直接焊接技术，诸如气体保护金属极电弧焊(GMAW)(包括金属惰性气体(MIG)焊接和金属活性气体(MAG)焊接)、钨极气体保护电弧焊(GTAW)或钨极惰性气体保护(TIG)焊以及如本领域技术人员受益于本公开将想到的其他直接焊接技术。应当理解，前述直接焊接技术也可用于本文公开的其他超级合金堆焊层、焊接界面和活塞形体，包括具有不同于超级合金堆焊层4、焊接界面5和/或活塞形体3的材料组成的那些。
应当理解，根据本公开的直接焊接技术可以赋予优选的结构属性和特征，并且根据本公开的包括直接焊接界面的活塞可以包括此类结构属性和特征。此类结构属性和特征可以包括活塞形体、超级合金堆焊层和/或焊接界面的晶体、微晶、结构或微观结构特性。一些此类结构属性和特征包括活塞形体基底材料和超级合金材料堆焊层之间的冶金学结合，其具有改进耐久性、耐热性和/或对超级合金堆焊层与底层基底分离的抵抗的技术效果。
在一些实施方案中，超级合金堆焊层4可以包括第一焊接层，所述第一焊接层包括多个邻接焊道，其包括在焊接界面处与活塞形体的底层基底冶金学结合的超级合金材料。在一些形体中，多个邻接焊道可包括连续的邻接焊道，提供与活塞形体的底层基底冶金学结合的共同超级合金焊接层。在一些形体中，多个邻接焊道可包括部分重叠的邻接焊道，提供与活塞形体的底层基底冶金学结合的共同超级合金焊接层。除了与底层基底冶金学结合之外，邻接焊道还可以与一个或多个相邻的邻接焊道冶金学结合。
在一些形体中，多个邻接焊道可至少部分地包括超级合金覆盖材料与钢活塞形体3的底层钢基底的经焊接的组合。在一些此类形体中，多个邻接焊道可至少部分地包括超级合金覆盖材料与钢活塞形体3的底层钢基底的经熔化和再冷冻的组合。除非另有指明，否则本文对一个或多个邻接焊道的引用应理解为指的是包括超级合金材料的邻接焊道，并且也可以指一个邻接超级合金焊道或多个邻接超级合金焊道。
在一些形体中，超级合金堆焊层4可以包括多个邻接超级合金回火焊道，其可以使用回火珠焊技术提供并且其中底层基底(诸如钢活塞形体3或另一活塞形体)的热影响区被初始硬化，并且之后通过回火珠焊技术回火。在一些此类形体中，底层基底可以包括焊接界面的热影响区和/或活塞形体的位于焊接界面5下面的基底材料，它们通过多个相邻的焊道的布置、结构、取向和/或形成次序被回火或软化。应当理解，一个或多个热影响区指的是从相对回火或软化的状态初始硬化并且之后回火或软化(例如，再回火或再软化)的结构材料特性。还应当理解，根据本公开的回火或软化可包括到马氏体状态的相变或其他回火或软化操作。
在一些形体中，第一层的邻接焊道可以是至少邻接的，即形成为在相邻的邻接焊道之间基本上没有间隔。在一些此类形体中，第一层的邻接焊道可以是至少部分地重叠的，即至少部分地形成在相邻的邻接焊道之上或与其重叠。例如，设置在活塞形体上的第一超级合金焊接层的第一多个邻接焊道可部分地与相应的相邻焊道重叠或者可形成为与相应的相邻焊道部分重叠。这种结构化的技术效果可包括通过邻接焊道的定位、位置或间隔，使相应焊道下面的热影响区回火或软化。例如，热影响区可以通过给定焊道的形成而初始硬化，并且之后通过邻接焊道的形成而回火或软化。
在一些形体中，第一层邻接焊道可以依次形成，即，以特定次序或顺序形成。在一些形体中，次序或顺序可以在超级合金堆焊层与基底材料之间的界面处开始并且从界面远离或向内前进。这种结构化的技术效果包括通过邻接焊道的次序，使相应焊道下面的热影响区回火或软化。例如，热影响区可以通过给定焊道的形成而初始硬化，并且之后可以通过邻接焊道的按次序或顺序形成以及热影响区的伴随的回火或软化来有效地从界面驱动、移动或离开。
在一些形体中，可以提供邻接焊道的多个焊接层。一些此类形体可以包括邻接焊道的至少两个焊接层。一些此类形体可以包括邻接焊道的至少三个焊接层。这种结构化的技术效果包括通过邻接焊道的层的相对定位和间隔，使第一焊接层的相应焊道下面的热影响区回火或软化。在一些形体中，可以通过设置在第一层上的第二层邻接焊道的设置和定位，使设置在底层基底上的第一层邻接焊道下面的热影响区回火或软化。在一些形体中，可通过设置在第二层上的第三层邻接焊道的设置和定位，使热影响区进一步回火或软化。
在一些形体中，设置在第一层邻接焊道上的第二层邻接焊道可以是至少邻接或连续的，即形成为在相邻的邻接焊道之间基本上没有间隔。在一些此类形体中，第二层邻接焊道可以是至少部分地重叠的，即至少部分地形成在相邻的邻接焊道之上或与其重叠。例如，设置在第一超级合金焊接层上的第二超级合金焊接层的第二多个邻接焊道可部分地与相应的相邻焊道重叠或者可形成为与相应的相邻焊道部分重叠。这种结构化的技术效果可包括通过邻接焊道的定位、位置或间隔，使相应焊道下面的热影响区回火或软化。例如，热影响区可以通过给定焊道的形成而初始硬化，并且之后通过邻接焊道的形成而回火或软化。
在一些形体中，第二层邻接焊道可以依次形成，即，以特定次序或顺序形成。在一些形体中，次序或顺序可以在超级合金堆焊层与基底材料之间的界面处开始并且从界面远离或向内前进。这种结构化的技术效果包括通过邻接焊道的次序，使相应焊道下面的热影响区回火或软化。例如，热影响区的硬化物可以通过回火或软化(通过邻接焊道的按次序或顺序形成)的次序而进一步有效地从界面驱动、移动或离开。
在一些形体中，多个超级合金焊接层各自包括提供回火焊道焊接的多个邻接焊道，其中钢活塞形体3的底层基底的热影响区被初始硬化并且之后通过第一焊接操作回火，从而提供第一层，并且其中钢活塞形体3的底层基底的第二热影响区(其可包括第一热影响区的至少一部分或可与第一热影响区重叠)通过第二焊接操作进一步回火，从而提供第二层。
邻接焊道的两个或更多个焊接层的这种布置、定位和/或排序的技术效果可包括通过一层或多层焊道在第一层之上或其上方的布置、定位和/或排序，使第一层焊道下面的热影响区回火或软化。例如，热影响区可以通过给定焊道的形成而初始硬化，并且之后硬化物可以通过一层或多层焊道在第一层之上或其上方的间隔和定位而竖直向上地移动或竖直地离开底层基底。
应当理解，根据本公开的直接焊接技术赋予焊接界面优选特定的结构属性，并且根据本公开的焊接界面包括优于由其他技术诸如喷涂或两步工艺(例如，包括施加涂层以及随后用高能激光处理涂层的那些)产生的那些结构特征的结构特征。
在一些实施方案中，将第一堆焊层(例如，第一堆焊层的多个焊道)焊接到活塞形体上可以初始硬化底层活塞形体的第一热影响区以及之后使其回火。例如，将第一堆焊层的多个邻接焊道中的任何给定焊道焊接到活塞形体上可以初始硬化给定焊道下面的相应第一热影响区。之后，与给定焊道邻接的另一焊道的焊接可使先前硬化的第一热影响区的至少一部分回火。连续硬化和回火可以连续地重复用于多个邻接焊道。将第二堆焊层焊接到第一堆焊层上(例如，将第二堆焊层的焊道焊接在第一堆焊层的顶部)可以使底层活塞形体的第二热影响区回火，但可以与底层活塞形体间隔足够远，以免进一步硬化底层活塞形体。第二热影响区可以与第一热影响区相同或者可以与其部分重叠。取决于第一堆焊层的组合物，施加第二堆焊层可以使第一堆焊层进一步回火(例如，对于可用于第一层中的可硬化和可回火的覆盖组合物)。
在一些形体中，在第二堆焊层的焊接之后，在不添加超级合金材料的情况下将定向能量施加到第二焊接层(这可称为空白焊接)可用于使第二热影响区的至少一部分进一步回火。
在一些形体中，焊接第三堆焊层(例如，将第三堆焊层的焊道焊接在第二堆焊层的顶部)使第三热影响区回火，但与底层活塞形体间隔足够远，以免进一步硬化底层活塞形体。第三热影响区可以与第一热影响区和第二热影响区中的一者或两者相同或者可以与其部分重叠。取决于第二堆焊层的组合物，施加第三堆焊层可以使第二堆焊层硬化和回火(例如，对于可用于第二层中的可硬化和可回火的覆盖组合物)。取决于第一堆焊层的组合物，施加第三堆焊层可以使第一堆焊层回火并且可以在不硬化第一堆焊层的情况下这样进行。
在前述实施方案的一些形体中，在沉积第一堆焊层之后，后续层的沉积不够靠近底层活塞形体以在活塞形体中形成再硬化和未回火的热影响区。在此类实施方案的一些形体中，在将第二堆焊层沉积在第一堆焊层上之后，第三堆焊层的沉积不够靠近第一层以在第一层中形成再硬化和未回火的区。在此类实施方案的一些形体中，第一堆焊层的焊道的热影响区也可以通过施加第一层的邻接焊道来回火。在此类实施方案的一些形体中，可以在第三层的顶部提供附加层，并且对于增加的高度与连续层的堆积相对应的热影响区，可以重复对底层的影响。
堆焊层4限定活塞主体2的外表面9的至少一部分。在示出的示例中，堆焊层4基本上限定整个顶表面部分20(包括冠表面部分22和碗状表面部分24)以及侧表面部分30的至少一部分，包括环岸表面部分31的一部分。在其他实施方案中，堆焊层4限定顶表面部分20的至少一部分(其可以包括比示出的示例中更小范围的顶表面部分20)以及侧表面部分30的至少一部分(其可以包括比示出的示例中更大或更小的范围的侧表面部分30)。
另外参考图2A至图2C，超级合金堆焊层4包括多个层40，其直接焊接到在活塞10的上环岸11的外表面中形成的泄压切口4′。在一些形体中，可以通过切割、研磨、铣削和/或抛光操作在活塞10的活塞形体(例如，钢活塞形体3或其他活塞形体)中限定或提供泄压切口4′。在一些形体中，可以通过活塞形体的铸造或锻造在活塞形体中限定或提供泄压切口4′。在一些形式中，可以通过活塞形体的铸造或锻造与铸造后或锻造后切割、研磨、铣削和/或抛光操作的组合来在活塞形体中限定或提供泄压切口4′。
在示出的示例中，多个层40包括三个层41、42、43。在其他实施方案中，多个层40可以包括更多或更少数量的层。在一些实施方案中，可以提供单个层而不是多个层。多个层40中的每一个包括多个DED焊道。层41包括DED焊道41a、41b、......41n以及其他焊道。层42包括DED焊道42a、42b、......42n以及其他焊道。层43包括DED焊道43a、43b、......43n以及其他焊道。应当理解，DED焊道为超级合金堆焊层4的结构或微观结构特征，其通常对应于在活塞10的制造期间定向能量束沿着活塞主体2的外表面9所沿循的路径并且其包括钢活塞形体3与在制造期间施加到钢活塞形体3的超级合金的经焊接的组合。
如它们的连续编号所示，DED焊道41a、41b、......41n可以从正在形成的超级合金堆焊层与活塞10中限定的卸压切口4′之间的周边界面处开始依次形成，继续远离外围界面，并终止于与周边界面间隔开的卸压切口4′的内部位置。这种依次形成可以具有使底层活塞10的任何硬化物远离超级合金堆焊层与活塞10的卸压切口4′之间的界面移动或离开的效果。如它们的连续编号所示，DED焊道42a、42b、......42n和DED焊道43a、43b、......43n可以类似地依次形成，这可以使底层活塞10的热影响区的硬化物远离超级合金堆焊层与活塞10的卸压切口4′之间的界面进一步移动或离开，以及在竖直或法向方向上使这种硬化物从底层活塞形体中移动或离开。
图2A示出了在施加堆焊层4之前在活塞10的环岸11的外表面中形成的卸压切口4′。在示出的实施方案中，卸压切口4′包括以角度A，优选45度或更大，更优选60度或更大形成的倾斜边缘部分。可替代地，卸压切口4′可以是圆角卸压部，其边缘到中心角与角度A的优选或更优选的幅度相当。
图2B示出了通过连续施加层41、42、43并且在任何施加后处理之前在环岸11中提供的具有多个层40的超级合金堆焊层4。图2C示出了通过连续施加层41、42、43以及施加后处理而设置有多个层40的超级合金堆焊层4，其有效地降低要基本上对齐并且与环岸11的未设置有超级合金堆焊层4的部分相连的多个层40的高度。施加后处理可以包括喷丸、机械加工、再熔化或本领域技术人员受益于本公开将想到的其他表面处理技术。在图3和图4中，环岸11的未设置有超级合金堆焊层4的部分可选择处于具有误差+/-z的距离W。
参考图3，示出了示例性多层组焊接路径50，其后可以为DED系统(例如，下文结合图9和图10描述的DED系统)或另一直接焊接系统，以形成超级合金堆焊层的多个焊接层的多个邻接焊道。焊接路径51对应于超级合金堆焊层的第一焊接层的设置在活塞形体上的第一多个邻接焊道的形成。焊接路径52对应于超级合金堆焊层的第二焊接层的第二多个邻接焊道的形成，所述第二多个邻接焊道设置在第一焊接层上并且从第一焊接层偏移角度A，所述角度优选至少+/-45度，但也可以为其他角度。焊接路径53对应于超级合金堆焊层的第三焊接层的第三多个邻接焊道的形成，所述第三多个邻接焊道设置在第二焊接层上并且从第二焊接层偏移角度A或者大于或小于角度A的不同角度。
在一些实施方案中，可以通过提供对应于焊接路径51的第一多个邻接焊道和对应于焊接路径52的第二多个邻接焊道来提供具有两个焊接层的超级合金堆焊层。在一些此类实施方案中，可以省略对应于焊接路径53的焊道并且超级合金堆焊层可以仅具有或恰好具有两个焊接层。
在一些实施方案中，可以通过提供对应于焊接路径51的第一多个邻接焊道、对应于焊接路径52的第二多个邻接焊道和对应于焊接路径53的第三多个邻接焊道来提供具有三个焊接层的超级合金堆焊层。在一些此类实施方案中，超级合金堆焊层可以仅具有或恰好具有三个焊接层。
在一些实施方案中，可以通过提供对应于焊接路径51的第一多个邻接焊道、对应于焊接路径52的第二多个邻接焊道、对应于焊接路径53的第三多个邻接焊道以及可能的一种或多种附加的多个邻接焊道来提供具有三个或更多个焊接层的超级合金堆焊层。
参考图4，示出了示例性多层组焊接路径55，其后可以为DED系统(例如，下文结合图9和图10描述的DED系统)或另一直接焊接系统，以形成超级合金堆焊层的多个焊接层的多个邻接焊道。焊接路径56对应于超级合金堆焊层的第一焊接层的设置在活塞形体上的第一多个邻接焊道的形成。焊接路径57对应于超级合金堆焊层的第二焊接层的第二多个邻接焊道的形成，所述第二多个邻接焊道设置在第一焊接层上并且从第一焊接层偏移角度B，所述角度优选至少+/-55度，但也可以为其他角度。焊接路径58对应于超级合金堆焊层的第三焊接层的多个邻接焊道的形成，所述焊道设置在第二焊接层上并且从第二焊接层偏移角度B或者大于或小于角度B的不同角度。
在一些实施方案中，可以通过提供对应于焊接路径56的第一多个邻接焊道和对应于焊接路径57的第二多个邻接焊道来提供具有两个焊接层的超级合金堆焊层。在一些此类实施方案中，可以省略对应于焊接路径58的焊道并且超级合金堆焊层可以仅具有或恰好具有两个焊接层。
在一些实施方案中，可以通过提供对应于焊接路径56的第一多个邻接焊道、对应于焊接路径57的第二多个邻接焊道和对应于焊接路径58的第三多个邻接焊道来提供具有三个焊接层的超级合金堆焊层。在一些此类实施方案中，超级合金堆焊层可以仅具有或恰好具有三个焊接层。
在一些实施方案中，可以通过提供对应于焊接路径56的第一多个邻接焊道、对应于焊接路径57的第二多个邻接焊道、对应于焊接路径58的第三多个邻接焊道以及可能的一种或多种附加的多个邻接焊道来提供具有三个或更多个焊接层的超级合金堆焊层。
参考图5，示出了示例性多层组焊接路径60，其后可以为DED系统(例如，下文结合图9和图10描述的DED系统)或另一直接焊接系统，以形成超级合金堆焊层的多个焊接层的多个邻接焊道。焊接路径61对应于超级合金堆焊层的第一焊接层的设置在活塞形体上的第一多个邻接焊道的形成。焊接路径62对应于超级合金堆焊层的第二焊接层的第二多个邻接焊道的形成，所述第二多个邻接焊道设置在第一焊接层上并且从第一焊接层偏移角度C，所述角度优选至少+/-65度，但也可以为其他角度。焊接路径63对应于超级合金堆焊层的第三焊接层的第三多个邻接焊道的形成，所述第三多个邻接焊道设置在第二焊接层上并且从第二焊接层偏移角度C或者大于或小于角度C的不同角度。
在一些实施方案中，可以通过提供对应于焊接路径61的第一多个邻接焊道和对应于焊接路径62的第二多个邻接焊道来提供具有两个焊接层的超级合金堆焊层。在一些此类实施方案中，可以省略对应于焊接路径63的焊道并且超级合金堆焊层可以仅具有或恰好具有两个焊接层。
在一些实施方案中，可以通过提供对应于焊接路径61的第一多个邻接焊道、对应于焊接路径62的第二多个邻接焊道和对应于焊接路径63的第三多个邻接焊道来提供具有三个焊接层的超级合金堆焊层。在一些此类实施方案中，超级合金堆焊层可以仅具有或恰好具有三个焊接层。
在一些实施方案中，可以通过提供对应于焊接路径61的第一多个邻接焊道、对应于焊接路径62的第二多个邻接焊道、对应于焊接路径63的第三多个邻接焊道以及可能的一种或多种附加的多个邻接焊道来提供具有三个或更多个焊接层的超级合金堆焊层。
参考图6，示出了示例性多层组直接焊接路径65，其后可以为DED系统(例如，下文结合图9和图10描述的DED系统)或另一直接焊接系统，以形成超级合金堆焊层的多个焊接层的多个邻接焊道。焊接路径66对应于超级合金堆焊层的第一焊接层的设置在活塞形体上的第一多个邻接焊道的形成。焊接路径67对应于超级合金堆焊层的第二焊接层的第二多个邻接焊道的形成，所述第二多个邻接焊道设置在第一焊接层上并且从第一焊接层偏移角度D，所述角度优选至少+/-75度，但也可以为其他角度。焊接路径68对应于超级合金堆焊层的第三焊接层的第三多个邻接焊道的形成，所述第三多个邻接焊道设置在第二焊接层上并且从第二焊接层偏移角度D或者大于或小于角度D的不同角度。
在一些实施方案中，可以通过提供对应于焊接路径66的第一多个邻接焊道和对应于焊接路径67的第二多个邻接焊道来提供具有两个焊接层的超级合金堆焊层。在一些此类实施方案中，可以省略对应于焊接路径68的焊道并且超级合金堆焊层可以仅具有或恰好具有两个焊接层。
在一些实施方案中，可以通过提供对应于焊接路径66的第一多个邻接焊道、对应于焊接路径67的第二多个邻接焊道和对应于焊接路径68的第三多个邻接焊道来提供具有三个焊接层的超级合金堆焊层。在一些此类实施方案中，超级合金堆焊层可以仅具有或恰好具有三个焊接层。
在一些实施方案中，可以通过提供对应于焊接路径66的第一多个邻接焊道、对应于焊接路径67的第二多个邻接焊道、对应于焊接路径68的第三多个邻接焊道以及可能的一种或多种附加的多个邻接焊道来提供具有三个或更多个焊接层的超级合金堆焊层。
参考图7，示出了示例性多层组直接焊接路径70，其后可以为DED系统(例如，下文结合图9和图10描述的DED系统)或另一直接焊接系统，以形成超级合金堆焊层的多个焊接层的多个邻接焊道。焊接路径71对应于超级合金堆焊层的第一层的设置在活塞形体上的第一多个邻接焊道的形成。焊接路径72对应于超级合金堆焊层的第二焊接层的第二多个邻接焊道的形成，所述第二多个邻接焊道设置在第一层上并且从第一层偏移角度E，所述角度优选为+/-90度，但其也可以为+/-80度、+/-85度或其他角度。焊接路径73对应于超级合金堆焊层的第三焊接层的第三多个邻接焊道的形成，所述第三多个邻接焊道设置在第二焊接层上并且从第二焊接层偏移角度E或者大于或小于角度E的不同角度。
在一些实施方案中，可以通过提供对应于焊接路径71的第一多个邻接焊道和对应于焊接路径72的第二多个邻接焊道来提供具有两个焊接层的超级合金堆焊层。在一些此类实施方案中，可以省略对应于焊接路径73的焊道并且超级合金堆焊层可以仅具有或恰好具有两个焊接层。
在一些实施方案中，可以通过提供对应于焊接路径71的第一多个邻接焊道、对应于焊接路径72的第二多个邻接焊道和对应于焊接路径73的第三多个邻接焊道来提供具有三个焊接层的超级合金堆焊层。在一些此类实施方案中，超级合金堆焊层可以仅具有或恰好具有三个焊接层。
在一些实施方案中，可以通过提供对应于焊接路径71的第一多个邻接焊道、对应于焊接路径72的第二多个邻接焊道、对应于焊接路径73的第三多个邻接焊道以及可能的一种或多种附加的多个邻接焊道来提供具有三个或更多个焊接层的超级合金堆焊层。
应当理解，+/-n度的角度(其中n为数字)指示所述角度可以在顺时针或者逆时针方向上延伸。应当理解，+/-90度的角度可被认为是给定层的焊接路径和所得焊道的最大偏移，因为大于+/-90度的角度对于小于+/-90度的角度是多余的。还应当理解，提供前述实施方案的角度A、B、C、D或E的优选形式的技术效果包括提高耐久性、耐热性和/或对超级合金堆焊层与底层基底的分离的抵抗。
虽然图3至图7的上述多层焊接路径被示出为在每个焊接层中包括一定数量的焊接路径，但是应当理解，每个焊接层的焊接路径可以包括符合要用超级合金堆焊层包覆的区域的任意数量的焊接路径。另外地，示出的图3至图7的多层焊接路径在示出的示例中包括三个焊接层，在其他实施方案中可以提供更多或更少数量的焊接层。此外，虽然每个焊接层的焊接路径被示出为包括多个大致直的平行焊接路径，但是应当理解，焊接路径的每个焊接层可以包括邻接弯曲路径，诸如对应于多个平行曲线的弯曲路径。
如图3至图7所示，第一焊接层的第一多个邻接焊道的至少一部分可以相对于设置在第一焊接层上的第二焊接层的第二多个邻接焊道的至少一部分以一定角度偏移。在一些形体中，第一多个邻接焊道的所述部分可以布置成第一平行线，并且第二多个邻接焊道的所述部分可以布置成第二平行线。在此类形体中，第一多个邻接焊道相对于第二多个邻接焊道偏移的角度可以对应于第一平行线和第二平行线的偏移关系。
在一些形体中，第一多个邻接焊道的所述部分可以布置成第一平行曲线，并且第二多个邻接焊道的所述部分可以布置成第二平行曲线。在此类形体中，第一多个邻接焊道相对于第二多个邻接焊道偏移的角度可以对应于第一平行曲线的切线和第二平行曲线的切线的偏移关系。
参考图8，示出了根据本公开的用于制造活塞的示例性过程80的流程图。过程80开始于操作81，其中提供活塞形体(例如，活塞形体包括或由钢组成，诸如4140钢)并且设定或选择活塞形体的一个或多个区域，用于超级合金的直接焊接。
从操作81，过程80进行到操作82，其设定在活塞形体的设定或选择的区域的至少一部分上方以第一角度α定向的第一施加路径。从操作82，过程80进行到操作83，其沿着在活塞形体的设定或选择的区域的至少一部分上方以第一角度α定向的第一施加路径执行DED焊接操作(或另一直接焊接操作)(或另一直接焊接操作)。
从操作83，过程80进行到操作84，其设定在活塞形体的设定或选择的区域的至少一部分上方以第二角度β定向的第二施加路径，所述第二施加路径从第一角度偏移预定幅度，例如偏移65度或更大。从操作84，过程80进行到操作85，其沿着在活塞形体的设定或选择的区域的至少一部分上方以第二角度β定向的第二施加路径执行DED焊接操作(或另一直接焊接操作)。
如省略符号n所指示，过程80可以包括另外的类似DED操作，诸如操作86和87。因此，例如，从操作85，过程80进行到操作86，其设定在活塞形体的设定或选择的区域的至少一部分上方以角度η定向的第三施加路径，所述第三施加路径从前一角度(例如，第二角度)偏移预定幅度，例如偏移65度或更大。从操作86，过程80进行到操作87，其沿着在活塞形体的设定或选择的区域的至少一部分上方以角度η定向的第三施加路径执行DED焊接操作(或另一直接焊接操作)。
一旦已经执行了所有另外的类似DED操作。过程80就进行到操作88，其中执行一个或多个精加工操作。精加工操作可以包括喷丸、机械加工、再熔化或其他表面处理技术，如本领域技术人员受益于本公开将想到的。
参考图9，示出了示例性定向能量沉积(DED)系统90，其包括可移动DED头91，所述可移动DED头包括被配置为将超级合金材料93朝工件99引导的材料进给器92以及被配置为将能量束95引导到熔化区域97的定向能量发射器94，所述熔化区域包括材料93和工件99的熔化组合。可移动DED头91可在箭头X指示的方向上相对于工件99移动。当可移动DED头91如此移动时，熔化区域97沿工件99在大致相同的方向上前进，并且如通过冻结材料93和工件99的熔化组合，从而在熔化区域97之后形成DED焊道98。
在图9的示例中，材料进给器92被配置为适于供应粉末状超级合金材料和惰性气体的混合物的进给器喷嘴。定向能量发射器被配置为激光器。工件99被提供为上述类型的钢活塞形体。超级合金材料93以上述类型提供。
参考图10，示出了示例性定向能量沉积(DED)系统100，其包括可移动DED头101，所述可移动DED头包括被配置为将超级合金材料103朝工件109引导的材料进给器102以及被配置为将能量束105引导到熔化区域107的定向能量发射器104，所述熔化区域包括超级合金材料103和工件109的熔化组合。可移动DED头101可在箭头X指示的方向上相对于工件109移动。当可移动DED头101如此移动时，熔化区域107沿工件109在大致相同的方向上前进，并且如通过冻结超级合金材料103和工件109的熔化组合，从而在熔化区域107之后形成DED焊道108。
在图9的示例中，材料进给器92被配置为适于供应超级合金线材材料的线材进给器。定向能量发射器被配置为电子束。工件109被提供为上述类型的钢活塞形体。超级合金材料103以上述类型提供。
如前述描述所示，本公开设想了包括以下示例的多个实施方案。第一示例性实施方案为一种用于往复式活塞发动机的活塞，所述活塞包括：活塞主体，其包括活塞形体和包覆活塞形体的一部分并与其冶金学结合的超级合金堆焊层，所述超级合金堆焊层包括第一焊接层和第二焊接层，所述第一焊接层设置在活塞形体上并且包括第一多个邻接焊道，所述第二焊接层设置在第一焊接层上并且包括第二多个邻接焊道。
第二示例性实施方案包括根据第一示例性实施方案所述的活塞，其中第一多个邻接焊道形成为与相应的相邻焊道部分重叠。
第三示例性实施方案包括根据第一示例性实施方案所述的活塞，其中第一多个焊道依次形成，从超级合金堆焊层与限定在活塞形体中的泄压切口之间的周边界面处开始，并在泄压切口的与周边界面间隔开的内部位置处终止。
第四示例性实施方案包括根据第一示例性实施方案所述的活塞，其中周边界面位于活塞形体的圆柱形侧表面上。
第五示例性实施方案包括根据第一示例性实施方案所述的活塞，其中第一多个邻接焊道和第二多个邻接焊道通过定向能量沉积焊接形成。
第六示例性实施方案包括根据第一示例性实施方案所述的活塞，其中活塞形体具有包括顶表面部分和从顶表面部分向下延伸的侧表面部分的外表面，并且超级合金堆焊层包覆侧表面部分的至少一部分和顶表面部分的至少一部分。
第七示例性实施方案包括根据第一示例性实施方案所述的活塞，其中超级合金堆焊层基本上包覆整个顶表面部分。
第八示例性实施方案包括根据第一示例性实施方案所述的活塞，其中第一多个焊道相对于第二多个焊道以一定角度偏移。
第九示例性实施方案包括根据第一示例性实施方案所述的活塞，其中所述角度为至少+/-45度、至少+/-55度、至少+/-65度或至少+/-75度。
第十示例性实施方案包括根据第一示例性实施方案所述的活塞，其中超级合金堆焊层包括统一编号系统(UNS)名称N06625。
第十一示例性实施方案包括根据第一至第十示例性实施方案中任一者所述的活塞，其中活塞形体的在第一焊接层下面的多个热影响区通过第一多个邻接焊道中的相邻者的定位而回火，所述多个热影响区通过第一多个邻接焊道中的每一个的焊接而硬化。
第十二示例性实施方案包括根据第十一示例性实施方案所述的活塞，其中多个热影响区通过第二焊接层的定位而进一步回火。
第十三示例性实施方案包括根据第十二示例性实施方案所述的活塞，其中多个热影响区通过将能量定向到第二焊接层的方向在不添加超级合金材料的情况下进一步回火。
第十四示例性实施方案包括根据第一至第十示例性实施方案中的任一者所述的活塞，其中第一多个焊道沿着对应的多个平行曲线延伸。
第十五示例性实施方案包括根据第十四示例性实施方案所述的活塞，其中第二多个焊道沿着对应的第二多个平行曲线延伸。
第十六示例性实施方案包括根据第一至第十示例性实施方案中的任一者所述的活塞，其中超级合金堆焊层的至少一部分设置在形成于活塞形体中的泄压切口中。
第十七示例性实施方案包括根据第十六示例性实施方案所述的活塞，其中泄压切口包括圆角切口和倾斜度为45度或更小的倾斜切口中的一者。
第十八示例性实施方案包括根据第十六示例性实施方案所述的活塞，其中第一多个焊道始形成于超级合金堆焊层与泄压切口之间的界面处并连续地远离所述界面前进。
第十九示例性实施方案包括根据第一至第十示例性实施方案中任一者所述的活塞，其中活塞形体包括钢活塞形体。
第二十示例性实施方案包括根据第一至第十示例性实施方案中的任一者所述的活塞，其中活塞形体包括铝活塞形体。
第二十一示例性实施方案为一种制造用于往复式活塞发动机的活塞的方法，所述方法包括：进行第一多个邻接超级合金焊道到活塞形体上的第一连续焊接以提供第一超级合金焊接层；以及进行第二多个邻接超级合金焊道到第一多个超级合金焊道上的第二连续焊接，以提供第二超级合金焊接层。
第二十二示例性实施方案包括根据第二十一示例性实施方案所述的方法，其中第一连续焊接和第二连续焊接包括超级合金原料的定向能量沉积(DED)焊接。
第二十三示例性实施方案包括根据第二十一示例性实施方案所述的方法，其中第一连续焊接包括将第一多个邻接超级合金焊道中的连续者与相应的相邻邻接超级合金焊道部分重叠地焊接。
第二十四示例性实施方案包括根据第二十一示例性实施方案所述的方法，其中第一连续焊接包括以从与活塞形体的周边界面开始并连续地远离周边界面前进的次序，焊接第一多个邻接超级合金焊道中的连续者。
第二十五示例性实施方案包括根据第二十一示例性实施方案所述的方法，并且还包括限定在活塞形体中限定的泄压切口，其中周边界面位于泄压切口中。
第二十六示例性实施方案包括根据第二十一示例性实施方案所述的方法，其中第二连续焊接包括以与第一多个邻接超级合金焊道偏移的角度焊接第二多个邻接超级合金焊道。
第二十七示例性实施方案包括根据第二十六示例性实施方案所述的方法，其中所述角度为至少+/-45度、至少+/-55度、至少+/-65度、或至少+/-75度。
第二十八示例性实施方案包括根据第二十六示例性实施方案所述的方法，并且还包括以第一平行线布置第一多个邻接超级合金焊道的至少一部分，以第二平行线布置第二多个邻接超级合金焊道的至少一部分，并且所述角度对应于第一平行线和第二平行线的偏移关系。
第二十九示例性实施方案包括根据第二十八示例性实施方案所述的方法，并且还包括以第一平行曲线布置第一多个邻接超级合金焊道的至少一部分，以第二平行曲线布置第二多个邻接超级合金焊道的至少一部分，并且所述角度对应于第一平行曲线的切线和第二平行曲线的切线的偏移关系。
第三十示例性实施方案包括根据第二十一示例性实施方案所述的方法，并且还包括由包括统一编号系统(UNS)名称N06625的原料形成第一超级合金焊接层和第二超级合金。
第三十一示例性实施方案包括根据第二十一至第三十示例性实施方案中任一者所述的方法，其中第一多个邻接超级合金焊道的第一连续焊接包括首先在第一多个邻接焊道中的每一个的焊接期间硬化活塞形体的相应热影响区，以及之后在第一多个邻接超级合金焊道中的邻接焊道的焊接期间对相应热影响区的至少一部分进行回火。
第三十二示例性实施方案包括根据第三十一示例性实施方案所述的方法，并且还包括在第二焊接层的焊接期间对活塞形体的位于第一焊接层下面的热影响区进行回火。
第三十三示例性实施方案包括根据第三十二示例性实施方案所述的方法，其包括通过在不添加超级合金材料的情况下将定向能量施加到第二焊接层，在第二焊接层的焊接之后，对活塞形体在第一焊接层下面的热影响区进行进一步回火。
第三十四示例性实施方案包括根据第二十一至第三十示例性实施方案中的任一者所述的方法，并且还包括沿着对应的多个平行曲线形成第一多个邻接超级合金焊道。
第三十五示例性实施方案包括根据第三十四至第三十示例性实施方案中的任一者所述的方法，并且还包括沿着对应的第二多个平行曲线形成第二多个邻接超级合金焊道。
第三十六示例性实施方案包括根据第三十四至第三十示例性实施方案中任一者所述的方法，并且还包括在限定在活塞形体中的泄压切口中形成超级合金堆焊层的至少一部分。
第三十七示例性实施方案包括根据第三十六示例性实施方案所述的方法，并且还包括在活塞形体中形成泄压切口，其中泄压切口包括圆角切口和倾斜度为45度或更小的倾斜切口中的一者。
第三十八示例性实施方案包括根据第三十六示例性实施方案所述的方法，其中第一连续焊接包括从超级合金堆焊层与泄压切口之间的界面开始并继续连续地远离界面，焊接第一多个邻接超级合金焊道。
第三十九示例性实施方案包括根据第三十四至第三十示例性实施方案中任一者所述的方法，并且还包括提供活塞形体作为钢活塞形体。
第四十示例性实施方案包括根据第三十四至第三十示例性实施方案中的任一者所述的方法，并且还包括提供活塞形体作为铝活塞形体。
尽管已经在附图和前面的描述中详细示出和描述了对本公开的示例性实施方案，但是这在本质上被认为是说明性的而不是限制性的，应当理解，仅仅示出和描述了某些示例性实施方案，并且落在所要求保护的发明的精神内的所有改变和修改都期望受到保护。应理解，虽然诸如以上描述中利用的可优选的、优选地、优选的或更优选的等词语的使用指示可更期望有如此描述的特征，然而可并不是必要的并且可设想无所述词语的实施方案处于本发明的范围内，所述范围由随附权利要求限定。阅读权利要求时，旨在当使用诸如“一个”、“一种”、“至少一个”或“至少一部分”等词语时，不意图仅将权利要求限制于一个项，除非权利要求中有明确相反的陈述。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，所述项可包括一部分和/或整个项，除非有明确相反的陈述。

Claims (40)

1.一种用于往复式活塞发动机的活塞，所述活塞包括：
活塞主体，其包括活塞形体和包覆所述活塞形体的一部分并与其冶金学结合的超级合金堆焊层，所述超级合金堆焊层包括第一焊接层和第二焊接层，所述第一焊接层设置在所述活塞形体上并且包括第一多个邻接焊道，所述第二焊接层设置在所述第一焊接层上并且包括第二多个邻接焊道。
2.根据权利要求1所述的活塞，其中所述第一多个邻接焊道形成为与相应的相邻焊道部分重叠。
3.根据权利要求1所述的活塞，其中所述第一多个焊道依次形成，从所述超级合金堆焊层与限定在所述活塞形体中的泄压切口之间的周边界面处开始，并在所述泄压切口的与所述周边界面间隔开的内部位置处终止。
4.根据权利要求3所述的活塞，其中所述周边界面位于所述活塞形体的圆柱形侧表面上。
5.根据权利要求1所述的活塞，其中所述第一多个邻接焊道和所述第二多个邻接焊道通过定向能量沉积焊接形成。
6.根据权利要求1所述的活塞，其中所述活塞形体具有包括顶表面部分和从所述顶表面部分向下延伸的侧表面部分的外表面，并且所述超级合金堆焊层包覆所述侧表面部分的至少一部分和所述顶表面部分的至少一部分。
7.根据权利要求6所述的活塞，其中所述超级合金堆焊层基本上包覆整个所述顶表面部分。
8.根据权利要求1所述的活塞，其中所述第一多个焊道相对于所述第二多个焊道以一定角度偏移。
9.根据权利要求8所述的活塞，其中所述角度为至少+/-45度。
10.根据权利要求1所述的活塞，其中所述超级合金堆焊层包括统一编号系统(UNS)名称N06625。
11.根据权利要求1所述的活塞，其中所述活塞形体的在所述第一焊接层下面的多个热影响区通过所述第一多个邻接焊道中的相邻者的定位而回火，所述多个热影响区通过所述第一多个邻接焊道中的每一个的焊接而硬化。
12.根据权利要求11所述的活塞，其中所述多个热影响区通过所述第二焊接层的定位而进一步回火。
13.根据权利要求12所述的活塞，其中所述多个热影响区通过将能量定向到所述第二焊接层的方向在不添加超级合金材料的情况下进一步回火。
14.根据权利要求1至10中任一项所述的活塞，其中所述第一多个焊道沿着对应的多个平行曲线延伸。
15.根据权利要求14所述的活塞，其中所述第二多个焊道沿着对应的第二多个平行曲线延伸。
16.根据权利要求1至10中任一项所述的活塞，其中所述超级合金堆焊层的至少一部分设置在形成于所述活塞形体中的泄压切口中。
17.根据权利要求16所述的活塞，其中所述泄压切口包括圆角切口和倾斜度为45度或更小的倾斜切口中的一者。
18.根据权利要求16所述的活塞，其中所述第一多个焊道始形成于所述超级合金堆焊层与所述泄压切口之间的界面处并连续地远离所述界面前进。
19.根据权利要求1至10中任一项所述的活塞，其中所述活塞形体包括钢活塞形体。
20.根据权利要求1至10中任一项所述的活塞，其中所述活塞形体包括铝活塞形体。
21.一种制造用于往复式活塞发动机的活塞的方法，所述方法包括：
进行第一多个邻接超级合金焊道到活塞形体上的第一连续焊接，以提供第一超级合金焊接层；以及
进行第二多个邻接超级合金焊道到所述第一多个超级合金焊道上的第二连续焊接，以提供第二超级合金焊接层。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一连续焊接和所述第二连续焊接包括超级合金原料的定向能量沉积(DED)焊接。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一连续焊接包括将所述第一多个邻接超级合金焊道中的连续者与相应的相邻邻接超级合金焊道部分重叠地焊接。
24.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一连续焊接包括以从与所述活塞形体的周边界面开始并连续地远离所述周边界面前进的次序，焊接所述第一多个邻接超级合金焊道中的连续者。
25.根据权利要求21所述的方法，其包括限定在所述活塞形体中限定的泄压切口，其中所述周边界面位于泄压切口中。
26.根据权利要求21所述的方法，其中所述第二连续焊接包括以与所述第一多个邻接超级合金焊道偏移的角度焊接所述第二多个邻接超级合金焊道。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述角度为至少+/-45度。
28.根据权利要求26所述的方法，其包括以第一平行线布置所述第一多个邻接超级合金焊道的至少一部分，以第二平行线布置所述第二多个邻接超级合金焊道的至少一部分，并且所述角度对应于所述第一平行线和所述第二平行线的偏移关系。
29.根据权利要求26所述的方法，其包括以第一平行曲线布置所述第一多个邻接超级合金焊道的至少一部分，以第二平行曲线布置所述第二多个邻接超级合金焊道的至少一部分，并且所述角度对应于所述第一平行曲线的切线和所述第二平行曲线的切线的偏移关系。
30.根据权利要求21所述的方法，其包括由包括统一编号系统(UNS)名称N06625的原料形成所述第一超级合金焊接层和所述第二超级合金。
31.根据权利要求21至30中任一项所述的方法，其中所述第一多个邻接超级合金焊道的第一连续焊接包括首先在所述第一多个邻接焊道中的每一个的焊接期间硬化所述活塞形体的相应热影响区，以及之后在所述第一多个邻接超级合金焊道中的邻接焊道的焊接期间对所述相应热影响区的至少一部分进行回火。
32.根据权利要求31所述的方法，其包括在所述第二焊接层的焊接期间对所述活塞形体的位于所述第一焊接层下面的所述热影响区进行进一步回火。
33.根据权利要求32所述的方法，其包括通过在不添加超级合金材料的情况下将定向能量施加到所述第二焊接层，在所述第二焊接层的焊接之后，对所述活塞形体在所述第一焊接层下面的所述热影响区进行进一步回火。
34.根据权利要求21至30中任一项所述的方法，其包括沿着对应的多个平行曲线形成所述第一多个邻接超级合金焊道。
35.根据权利要求34所述的方法，其包括沿着对应的第二多个平行曲线形成所述第二多个邻接超级合金焊道。
36.根据权利要求21至30中任一项所述的方法，其包括在所述活塞形体中形成的泄压切口中形成所述超级合金堆焊层的至少一部分。
37.根据权利要求36所述的方法，其包括在所述活塞形体中形成所述泄压切口，其中所述泄压切口包括圆角切口和倾斜度为45度或更小的倾斜切口中的一者。
38.根据权利要求36所述的方法，其中所述第一连续焊接包括从所述超级合金堆焊层与所述泄压切口之间的界面开始并继续连续地远离所述界面，焊接所述第一多个邻接超级合金焊道。
39.根据权利要求21至30中任一项所述的方法，其包括提供所述活塞形体作为钢活塞形体。
40.根据权利要求21至30中任一项所述的方法，其包括提供所述活塞形体作为铝活塞形体。
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