一種真空高溫釺焊活塞及其製作流程的製作方法

2023-10-24 15:58:18 2

本發明涉及一種活塞，具體是一種真空高溫釺焊活塞。

背景技術：

隨著發動機降低排放、性能及熱效率的提高，作為發動機核心零部件的活塞也要進行性能提升，這就需要一個新的開放燃燒室，同時需要降低活塞總體高度和壓縮高度，降低活塞的重量，減輕運動慣量降低功損失。這種開放的燃燒室形狀有很深的、非旋轉、不對稱的怪形狀，有一個與燃燒室距離較窄的、壁厚均勻的活塞冷卻油道，活塞是汽車發動機汽缸體中作往復運動的機件。活塞的基本結構可分為頂部、頭部和裙部。活塞頂部是組成燃燒室的主要部分，其形狀與所選用的燃燒室形式有關。組合式鋼活塞是一種常用的活塞，目前市場上組合式鋼活塞的連接方式一般採用螺栓連接或摩擦焊接。通常情況下，活塞燃燒室是通過車床加工的，但當活塞燃燒室採用非對稱設計時，加工起來就費時費力，只能通過銑床一點一點的加工。此外，為使活塞具有良好的冷卻效果，活塞燃燒室與內冷油道間還應保持均勻的壁厚，但當活塞燃燒室為非對稱設計時，上述活塞的兩種連接方式很難達到理想的冷卻效果，這就為人們的使用帶來了不便。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種真空高溫釺焊活塞，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種真空高溫釺焊活塞，包括活塞頭和活塞裙，所述活塞頭和活塞裙內部均設置有內冷油道和燃燒室，活塞頭位於活塞裙的上端並且活塞裙的兩側對稱的設置有釺焊填充區，釺焊填充區中設置有釺料，活塞頭和活塞裙之間在高溫的真空環境下並且採用釺焊工藝相連。

作為本發明進一步的方案：釺料的熔點低於活塞頭和活塞裙原材料的熔點。

作為本發明進一步的方案：釺料採用高強度材料。

作為本發明進一步的方案：釺料採用膏狀釺料或者粉狀釺料。

作為本發明進一步的方案：釺料由以下原料按照重量份組成：Cr13-15、B2.75-3.5份、Si4.0-5.0份、Fe4.0-5.0份、C0.06份、P0.02份和Ni71.42-76.17份。

所述真空高溫釺焊活塞的製備工藝，具體步驟如下：

步驟一，完成活塞頭部的半精加工；

步驟二，完成活塞裙部的半精加工；

步驟三，處理好待焊件焊口；

步驟四，完成待焊件的清洗；

步驟五，取比活塞本體熔點低的釺料填充；

步驟六，採用高溫真空焊接，即可得到成品。

作為本發明進一步的方案：步驟六中的高溫真空焊接在惰性氣體氛圍中焊接，惰性氣體採用氬氣、氮氣或者氦氣。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：該產品設計合理，結構簡單，故障率低，使用安全性好；該產品採用高強度的釺料在真空高溫環境下將活塞頭和活塞裙焊接，不僅提高了焊縫的質量，還使得活塞的結構設計及燃燒室的改良優化更具多元化，且可較容易的保證內冷油道與活塞燃燒室間的壁厚均勻程度，以便達到良好的冷卻效果。

附圖說明

圖1為真空高溫釺焊活塞的結構示意圖。

其中：1-活塞頭，2-活塞裙，3-釺焊填充區。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。

請參閱圖1，一種真空高溫釺焊活塞，包括活塞頭1和活塞裙2，所述活塞頭1和活塞裙2內部均設置有內冷油道和燃燒室，活塞頭1位於活塞裙2的上端並且活塞裙2的兩側對稱的設置有釺焊填充區3，釺焊填充區3中設置有釺料，活塞頭1和活塞裙2之間在高溫的真空環境下並且採用釺焊工藝相連。釺料的熔點低於活塞頭1和活塞裙2原材料的熔點。釺料採用高強度材料。釺料採用膏狀釺料或者粉狀釺料。釺料由以下原料按照重量份組成：Cr13-15、B2.75-3.5份、Si4.0-5.0份、Fe4.0-5.0份、C0.06份、P0.02份和Ni71.42-76.17份。

所述真空高溫釺焊活塞的製備工藝，具體步驟如下：

步驟一，完成活塞頭部的半精加工，包括粗車止口、粗車外圓、粗車燃燒室、時效處理、拋丸處理、精車止口、半精車外圓、半精車燃燒室、鑽孔和銑平面；

步驟二，完成活塞裙部的半精加工，包括銑氣門坑、銑止口端面、鏜銷孔和車擋圈槽；

步驟三，處理好待焊件焊口，將活塞本體進行電鍍：首先將活塞本體進行脫脂，將脫脂後的活塞本體放入清洗水槽中漂洗乾淨，經漂洗乾淨的活塞放入酸洗槽中酸洗，酸洗液配置比例，硫酸：鹽酸比例為2：1，濃度為2％-3％；再用自來水清洗活塞表面的殘酸，防止掛酸腐蝕活塞並燙幹，將經處理後的鋼活塞放入反應爐中，並在反應爐底部放入適量的鋁片，其上覆蓋配置的熔融鹽，並將待處理的活塞處理面覆蓋，同時將加熱爐溫度控制在750-850攝氏度，電流密度控制在20/A·dm-2,電鍍時間控制在30min-40分鐘，電鍍厚度與電鍍時間的平方根呈線性關係，將電鍍厚度控制在150-200um，再進行精光頂面；

步驟四，完成待焊件的清洗，將電鍍後的活塞本體進行微弧氧化：用專用防護工裝密封活塞非氧化部位，注意高度壓緊，以防長時間在氧化液中變形，在活塞本體上安裝彈性導電掛具，確保每個掛具都有活塞本體，保持平衡；用自來水清洗活塞本體表面的殘酸，防止掛酸腐蝕活塞本體，將自動航車移至氧化槽位置，每個活塞本體的中心對應噴嘴口中心，對準導電儀，氧化液溫度控制在30±5℃，溶液的PH值為9-13,電流0-200A,頻率700-2100赫茲，電壓0-560V；氧化結束後待電源自動關閉和相關指示燈熄滅後方可將行車提起，再進入清水槽漂洗燙幹；

步驟五，取比活塞本體熔點低的釺料填充；

步驟六，採用高溫真空焊接，即可得到成品。

工作原理：活塞頭1中燃燒室的形狀特殊並且內冷油道與燃燒室距離均勻，活塞裙2中採用帶有特殊結構的內冷油道。在真空高溫環境下，採用比活塞頭1和活塞裙2原材料的熔點低的高強度的釺料，將活塞頭1和活塞裙2連接到一起，這種焊接方式能使活塞的結構設計及燃燒室的改良優化更具多元化，且可較容易的保證內冷油道與活塞燃燒室間的壁厚均勻程度，以便達到良好的冷卻效果；在真空環境下焊接，焊縫無氧化夾雜，提高了焊縫質量，針對不同領域的活塞，焊縫的數量可以改變。微弧氧化技術的原理及特點：微弧氧化表面處理技術,是指在普通陽極氧化的基礎上，利用弧光放電增強並激活在陽極上發生的反應，從而在鋁合金材料的工件表面形成優質的強化陶瓷膜的方法，是通過用專用的微弧氧化電源在工件上施加電壓，使工件表面的金屬與電解質溶液相互作用，在工件表面形成微弧放電，在高溫、電場等因素的作用下，金屬表面形成陶瓷膜達到工件表面強化的目的，

微弧氧化技術的突出特點是：(1)大幅度地提高了材料的表面硬度，顯微硬度在1000至2000HV，最高可達3000HV，可與硬質合金相媲美，大大超過熱處理後的高碳鋼、高合金鋼和高速工具鋼的硬度；(2)良好的耐磨損性能；(3)良好的耐熱性及抗腐蝕性，這從根本上克服了鋁、鎂、鈦合金材料在應用中的缺點，因此該技術有廣闊的應用前景；(4)有良好的絕緣性能，絕緣電阻可達100MΩ；(5)溶液為環保型，符合環保排放要求；(6)工藝穩定可靠,設備簡單；(7)反應在常溫下進行，操作方便，易於掌握；(8)基體原位生長陶瓷膜，結合牢固,陶瓷膜緻密均勻；(9)微弧氧化對鋁材要求不高，不管是含銅或是含矽的難以陽極氧化鋁合金，均可用於微弧氧化，且能得到理想膜層。

該產品設計合理，結構簡單，故障率低，使用安全性好；該產品採用高強度的釺料在真空高溫環境下將活塞頭1和活塞裙2焊接，不僅提高了焊縫的質量，還使得活塞的結構設計及燃燒室的改良優化更具多元化，且可較容易的保證內冷油道與活塞燃燒室間的壁厚均勻程度，以便達到良好的冷卻效果。

對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。