本發(fā)明涉及一種釬焊鋼活塞及制造方法。

背景技術(shù)：

隨著人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題重視程度的不斷提升，對(duì)內(nèi)燃機(jī)性能的要求也在不斷提高。目前，載重汽車、工程機(jī)械都在向大功率、高負(fù)荷方向發(fā)展，強(qiáng)化程度不斷提高，普通鋁合金活塞已經(jīng)越來(lái)越不能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的需求，鋼活塞由于強(qiáng)度高、耐高溫、韌性好、導(dǎo)熱性好和抗疲勞性好等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為活塞發(fā)展的重要方向。鋼活塞的發(fā)展由來(lái)已久，并不是新生事物，目前，主要采用的有整體鍛鋼、摩擦焊接鋼活塞等結(jié)構(gòu)類型，整體鍛鋼活塞不易形成內(nèi)冷油道，對(duì)活塞頭部冷卻效果差且加工成本高；摩擦焊鋼活塞雖可以形成內(nèi)冷油道，但由于工藝的局限性，內(nèi)冷油道內(nèi)存有很大的焊接飛邊影響活塞頭部冷卻效果，且不能制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的內(nèi)冷油道，同時(shí)不適合于小直徑的鋼活塞。真空爐釬焊工藝可以采用精確的定位方式，制作結(jié)構(gòu)復(fù)雜的內(nèi)冷油道鋼活塞，最大限度的提高活塞頭部的冷卻效果，更好的提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，同時(shí)該工藝穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高。

現(xiàn)有摩擦焊鋼活塞結(jié)構(gòu)如圖1所示，活塞頭和活塞裙之間在一定的摩擦壓力下高速逆向摩擦旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生摩擦熱量；摩擦一定的時(shí)間后快速停止旋轉(zhuǎn)，在一定的壓力下活塞頭和活塞裙焊接在一起?，F(xiàn)有鋼活塞制造技術(shù)存在一些缺點(diǎn)：活塞內(nèi)冷油道內(nèi)留有約4mm高的焊接飛邊，影響內(nèi)冷油道冷卻效果；活塞頭和活塞裙采用旋轉(zhuǎn)摩擦焊接，焊接高度不宜控制，活塞內(nèi)冷油道上下位置控制能力較差；因采用旋轉(zhuǎn)摩擦焊接，徑向方向不能定位，不能制造異性內(nèi)冷油道活塞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種釬焊鋼活塞及制造方法，采用活塞頭部和裙部多種定位連接方式，操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，并能夠?qū)崿F(xiàn)異性內(nèi)冷油道鋼活塞的焊接，能夠解決傳統(tǒng)摩擦焊鋼活塞的缺點(diǎn)，采用本發(fā)明方法焊接出來(lái)的活塞，內(nèi)冷油道內(nèi)壁光滑、無(wú)飛邊毛刺，上下位置精確，活塞頭部冷卻效果好。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種釬焊鋼活塞，包括活塞頭和活塞裙，所述活塞頭和活塞裙之間設(shè)有環(huán)形內(nèi)冷油腔，所述活塞頭和活塞裙通過(guò)主焊接面、副焊接面釬焊連接在一起組成活塞本體，所述主焊接面和副焊接面上均設(shè)有釬料填充區(qū)，所述主焊接面上的釬料填充區(qū)的體積為主焊接面焊縫的體積的1-1.5倍，所述副焊接面上的釬料填充區(qū)的體積為副焊接面焊縫的體積的1-1.5倍；所述活塞頭和活塞裙通過(guò)定位裝置定位連接。

進(jìn)一步的，所述定位裝置為設(shè)置在副焊接面上的定位銷。

進(jìn)一步的，所述定位裝置為活塞頭下部?jī)蓚?cè)開(kāi)的定位槽。

進(jìn)一步的，所述定位裝置為設(shè)置在活塞本體兩側(cè)的工裝夾具。

進(jìn)一步的，所述主焊接面與副焊接面相互平行且與水平面平行，主焊接面低于副焊接面。

進(jìn)一步的，所述主焊接面與副焊接面相互垂直。

一種釬焊鋼活塞的制造方法，包括下列步驟：

(1)分別鍛造出活塞頭、活塞裙及定位裝置毛坯；

(2)分別對(duì)活塞頭及活塞裙毛坯進(jìn)行粗加工，加工出內(nèi)冷油腔、主焊接面、副焊接面及釬料填充區(qū)；

(3)分別對(duì)活塞頭、活塞裙及定位裝置毛坯進(jìn)行去油污清洗；

(4)采用片狀釬料鋪在主焊接面和副焊接面上，采用顆粒狀釬料填滿釬料填充區(qū)，通過(guò)定位裝置將活塞頭和活塞裙裝配起來(lái)；

(5)將裝配好的活塞頂面朝上放置在真空爐內(nèi)進(jìn)行熱處理，靠活塞頭自重進(jìn)行焊接，完成活塞釬焊；

(6)分別加工出活塞的燃燒室、銷孔。

進(jìn)一步的，所述步驟(3)中，選用二氯甲烷(CH₂Cl₂)清洗劑對(duì)活塞頭、活塞裙及定位裝置毛坯進(jìn)行超聲波清洗5～10min。

進(jìn)一步的，所述步驟(4)中，片狀釬料和顆粒狀釬料均選用鎳基釬料，片狀釬料厚度為0.05～0.15mm，顆粒狀釬料顆粒度為80-120目。

進(jìn)一步的，所述步驟(5)中，真空爐內(nèi)熱處理的步驟是：從室溫以8～15℃/min的速度升到750℃～850℃，保溫30min；再以6℃～10℃的速度升到1050℃～1250℃保溫15min～60min，然后隨爐冷卻到850℃～900℃，出爐后立即進(jìn)行淬火處理；在加熱及冷卻過(guò)程中，真空爐內(nèi)真空度保持在5×10^-2Pa以內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)在釬焊過(guò)程中，活塞處于真空條件下，不會(huì)出現(xiàn)氧化、增碳、脫碳及污染等現(xiàn)象；

(2)釬焊完成后，焊縫處常溫抗拉強(qiáng)度達(dá)到本體材料的75％以上，完全能夠滿足高性能發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的設(shè)計(jì)需求；

(3)真空爐內(nèi)釬焊，焊縫附近不會(huì)出現(xiàn)氣孔、夾雜等缺陷，并且可以省掉釬焊后清洗殘留釬劑的工序，節(jié)省時(shí)間，改善了勞動(dòng)條件，對(duì)環(huán)境無(wú)污染；

(4)采用不同的定位方式，可以焊接出異性內(nèi)冷油道的活塞，增大了內(nèi)冷油道的散熱面積，改善了活塞的冷卻條件；

(5)淬火工序可以在釬焊過(guò)程內(nèi)完成，既節(jié)約了能源，有提高了生產(chǎn)效率。

附圖說(shuō)明

圖1為摩擦焊鋼活塞結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一種銷定位活塞結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為銷定位活塞結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的一種卡槽式活塞結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的一種工裝夾具定位活塞結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例的一種卡槽式活塞結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例的一種活塞結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1、活塞頭，2、活塞裙，3、釬料填充區(qū)，4、主焊接面，5、環(huán)形內(nèi)冷油腔，6、定位銷，7、定位槽，8、工裝夾具，9、副焊接面，10、燃燒室，11、銷孔,12、焊接飛邊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1-2所示，一種釬焊鋼活塞，包括活塞頭1和活塞裙2，所述活塞頭1和活塞裙2之間設(shè)有環(huán)形內(nèi)冷油腔5，所述活塞頭1和活塞裙2通過(guò)主焊接面4、副焊接面9釬焊連接在一起組成活塞本體，所述主焊接面4與副焊接面9分別于水平面平行，主焊接面4低于副焊接面9；所述主焊接面4和副焊接面9上均設(shè)有釬料填充區(qū)3，所述主焊接面上的釬料填充區(qū)3的體積為主焊接面焊縫的體積的1-1.5倍，所述副焊接面上的釬料填充區(qū)3的體積為副焊接面焊縫的體積的1-1.5倍；所述活塞頭1和活塞裙2之間的副焊接面上設(shè)有定位銷6，所述活塞頭1和活塞裙2通過(guò)定位銷6定位連接。

如圖3所示，一種釬焊鋼活塞，包括活塞頭1和活塞裙2，所述活塞頭1和活塞裙2之間設(shè)有環(huán)形內(nèi)冷油腔5，所述活塞頭1和活塞裙2通過(guò)主焊接面4、副焊接面9釬焊連接在一起組成活塞本體，所述主焊接面4與副焊接面9分別于水平面平行，主焊接面4低于副焊接面9；所述主焊接面4和副焊接面9上均設(shè)有釬料填充區(qū)3，所述主焊接面上的釬料填充區(qū)3的體積為主焊接面焊縫的體積的1-1.5倍，所述副焊接面上的釬料填充區(qū)3的體積為副焊接面焊縫的體積的1-1.5倍；所述活塞頭1下部的兩側(cè)開(kāi)有定位槽7，所述活塞頭1和活塞裙2通過(guò)定位槽7定位連接。

如圖4所示，一種釬焊鋼活塞，包括活塞頭1和活塞裙2，所述活塞頭1和活塞裙2之間設(shè)有環(huán)形內(nèi)冷油腔5，所述活塞頭1和活塞裙2通過(guò)主焊接面4、副焊接面9釬焊連接在一起組成活塞本體，所述主焊接面4與副焊接面9分別于水平面平行，主焊接面4低于副焊接面9；所述主焊接面4和副焊接面9上均設(shè)有釬料填充區(qū)3，所述主焊接面上的釬料填充區(qū)3的體積為主焊接面焊縫的體積的1-1.5倍，所述副焊接面上的釬料填充區(qū)3的體積為副焊接面焊縫的體積的1-1.5倍；所述活塞體的兩側(cè)均設(shè)有工裝夾具8，所述活塞頭1和活塞裙2通過(guò)工裝夾具8定位連接。

如圖5所述，一種釬焊鋼活塞，包括活塞頭1和活塞裙2，所述活塞頭1和活塞裙2之間設(shè)有環(huán)形內(nèi)冷油腔5，所述活塞頭1和活塞裙2通過(guò)主焊接面4、副焊接面9釬焊連接在一起組成活塞本體，所述主焊接面4與副焊接面9相互垂直，呈L形結(jié)構(gòu)，主焊接面4垂直于水平面，副焊接面9平行于水平面；所述主焊接面4與副焊接面9相互平行，主焊接面4低于副焊接面9；所述主焊接面4和副焊接面9上均設(shè)有釬料填充區(qū)，所述主焊接面上的釬料填充區(qū)3的體積為主焊接面焊縫的體積的1-1.5倍，所述副焊接面上的釬料填充區(qū)3的體積為副焊接面焊縫的體積的1-1.5倍；所述活塞頭1下部的兩側(cè)開(kāi)有定位槽7，所述活塞頭1和活塞裙2通過(guò)定位槽7定位。

如圖6所示，一種釬焊鋼活塞，包括活塞頭1和活塞裙2，所述活塞頭1和活塞裙2之間設(shè)有環(huán)形內(nèi)冷油腔5，所述活塞頭1和活塞裙2通過(guò)主焊接面4、副焊接面9釬焊連接在一起組成活塞本體，所述主焊接面4與副焊接面9相互垂直，主焊接面4平行于水平面，副焊接面9垂直于水平面；所述主焊接面4和副焊接面9上均設(shè)有釬料填充區(qū)3，所述主焊接面上的釬料填充區(qū)3的體積為主焊接面焊縫的體積的1-1.5倍，所述副焊接面上的釬料填充區(qū)3的體積為副焊接面焊縫的體積的1-1.5倍。

一種釬焊鋼活塞的制造方法，包括下列步驟：

(1)分別鍛造出活塞頭1和活塞裙2毛坯，并用和活塞相同材料鍛造定位銷6毛坯，活塞材料為：38MnVS6或42CrMoA；

(2)分別對(duì)活塞頭1及活塞裙2毛坯進(jìn)行粗加工，加工出內(nèi)冷油腔5、主焊接面4、副焊接面9及釬料填充區(qū)3；主焊接面4和副焊接面9的加工粗糙度控制在Ra3.2～Ra10之間，便于釬料在焊縫之間鋪展流動(dòng)；

(3)分別對(duì)活塞頭1、活塞裙2及定位稍6毛坯進(jìn)行去油污清洗，選用二氯甲烷(CH₂Cl₂)清洗劑進(jìn)行超聲波清洗5～10min；

(4)采用厚度為0.05～0.15mm片狀釬料鋪在主焊接面4和副焊接面9上，采用顆粒度為80-120目顆粒狀釬料填滿釬料填充區(qū)3，通過(guò)定位銷6將活塞頭1和活塞裙2裝配起來(lái)；

(5)將裝配好的活塞頂面朝上放置在真空爐內(nèi)進(jìn)行熱處理，靠活塞頭自重進(jìn)行焊接；真空爐開(kāi)始抽真空，真空度達(dá)到5×10^-2Pa后，開(kāi)始升溫；真空爐內(nèi)熱處理的步驟是：從室溫以8～15℃/min的速度升到750℃～850℃，保溫30min；再以6℃～10℃的速度升到1050℃～1250℃保溫15min～60min，然后隨爐冷卻到850℃～900℃，出爐立即進(jìn)行淬火處理；

(6)活塞釬焊完成后，分別加工出活塞的燃燒室10、銷孔11。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。