本發(fā)明涉及的是一種活塞的制造工藝，尤其是一種整體式鍛鋼活塞的制造工藝。

背景技術：

近十幾年來，發(fā)動機設計、制造技術得以迅速提高，特別是柴油發(fā)動機都在向大功率、高負荷方向發(fā)展，強化程度不斷提高，爆發(fā)力已經超過 20MPa，鋁活塞已經難以滿足發(fā)動機要求。所以現在很多公司都在選用鋼鐵材料替代鋁合金材料，特別是鍛鋼活塞材料的開發(fā)帶表了當前活塞發(fā)展的方向，最早是鋼頂鋁裙式鉸接活塞，擺體式鉸接結構活塞其活塞頭與活塞裙分開加工制造，活塞裙由于壁厚差太大，鑄造廢品率較高，增加了成本，并且難以形成封閉的油腔， 活塞冷卻效果較差，同時因為需要更長的活塞銷進行連接，總體重量也有所增加，再就是整體鍛鋼活塞，它由整塊配料鍛打而成，毛坯成型困難， 活塞冷卻油腔對設備和刀具要求高，冷卻油腔與燃燒室的壁厚不夠均勻， 造成冷卻效果差，再有此種活塞的冷卻油腔是通過彈簧鋼片密封，鋼片有脫落的危險。最先進的整體鍛鋼活塞就是頭裙分開加工，然后通過某種方式形成一個整體，再通過精加工、表面處理等成為成成品。

中國專利 ZL200520087667.6 公開了有一種焊接式鍛鋼整體活塞，其由鍛造的活塞頭部與裙部加工后通過焊接固定成為活塞本體；在環(huán)槽與燃燒室之間的活塞本體形成封閉冷卻油腔，冷卻油腔通過進出油孔與外部相通；在環(huán)槽下方，裙部上端加工有環(huán)形槽。該專利對機油消耗的控制或降低亦未提出明確的結構性方案。

中國專利 ZL201020117911.X 公開了一種摩擦焊整體鍛鋼活塞， 其有鍛造成的活塞頭部與裙部通過摩擦焊固定成為活塞本體；在環(huán)槽與燃燒室之間的活塞本體形成封閉油腔，冷卻油腔通過進出油孔與外部相通；在環(huán)槽下方、裙部上方加工環(huán)形槽，環(huán)形槽與油槽之間形成一環(huán)帶，環(huán)帶上設有若干連通油環(huán)槽與環(huán)形槽的回油孔，或者在油環(huán)槽的下側面設有水平回油盲孔。這種焊接方式封閉油腔中的焊縫不能清理，在冷卻機油震蕩中回有硬質顆粒脫落，有造成發(fā)動機拉缸的危險。此外摩擦焊投資巨大，并且消耗大量的電能，造成能源的浪費。此外，摩擦焊如果頭部和裙部不能瞬間停止轉動，會造成焊接缺陷，在使用過程中造成頭部和裙部脫離，造成發(fā)動機的損壞甚至整臺機車的報廢。

技術實現要素：

本發(fā)明要解決的技術問題，就是針對現有技術所存在的不足，而提供一種整體式鍛鋼活塞的制造工藝，該制造工藝的工藝簡化，有效的降低了成本，提高了活塞的可靠性。

本方案是通過如下技術措施來實現的：該整體式鍛鋼活塞的制造工藝為對鍛造成的活塞頭部和活塞裙部粗加工，然后對活塞頭部和活塞裙部進行硬釬焊。

優(yōu)選地，對鍛造成的活塞頭部和活塞裙部粗加工，在活塞頭部焊接區(qū)域涂抹硼砂釬劑，將活塞頭部和活塞裙部裝配到一起并進行加熱，加熱完成后，取出工件使其自然冷卻。

該整體式鍛鋼活塞的制造工藝依次包括如下步驟:

（1）對鍛造成的活塞頭部與活塞裙部粗加工；

（2）活塞頭部的圓柱面和平面進行鍍釬料處理；

（3）焊接前用草酸對焊接區(qū)域浸洗，再用清水沖洗；

（4）在真空加熱爐中將活塞裙部加熱；

（5）在活塞頭部焊接區(qū)域涂抹硼砂釬劑；

（6）將活塞頭部和活塞裙部裝配到一起，置于一旋轉軸上回轉進行均勻加熱；

（7）加熱完成后保溫10～15 分鐘；

（8）取出工件，在空氣中自然冷卻。

為了達到更好的焊接效果，優(yōu)選該整體式鍛鋼活塞的制造工藝依次包括如下步驟:

（1）對鍛造成的活塞頭部與活塞裙部粗加工；

（2）活塞頭部的圓柱面和平面進行鍍釬料處理，鍍層厚度為0.15～0.2mm；

（3）焊接前用10%的草酸對焊接區(qū)域浸洗12～18分鐘，再用清水沖洗；

（4）在真空加熱爐中將活塞裙部加熱到590℃～605℃；

（5）在活塞頭部焊接區(qū)域涂抹用無水酒精浸潤的100%的硼砂釬劑；

（6）將活塞頭部和活塞裙部裝配到一起，使活塞頭部的圓柱面與活塞裙部的圓柱面的間隙為0.25～0.35mm，活塞頭部的平面與活塞裙部的平面的間隙為0.05～0.15 mm，并置于一旋轉軸上回轉進行均勻加熱；

（7）加熱到950℃～960℃后保溫10~15分鐘；

（8）取出工件，在空氣中自然冷卻。

為了達到更好的焊接效果，優(yōu)選該整體式鍛鋼活塞的制造工藝依次包括如下步驟:

（1）對鍛造成的活塞頭部與活塞裙部粗加工；

（2）活塞頭部的圓柱面和平面進行鍍釬料處理，鍍層厚度為 0.18mm；

（3）焊接前用10%的草酸對焊接區(qū)域浸洗10分鐘，再用清水沖洗；

（4）在真空加熱爐中將活塞裙部加熱到600℃；

（5）在活塞頭部焊接區(qū)域涂抹用無水酒精浸潤的100%的硼砂釬劑；

（6）將活塞頭部和活塞裙部裝配到一起，使活塞頭部的圓柱面與活塞裙部的圓柱面的間隙為0.3mm，活塞頭部的平面與活塞裙部的平面的間隙為0.1 mm，置于一旋轉軸上回轉進行均勻加熱；

（7）加熱到 955℃后保溫12分鐘；

（8）取出工件，在空氣中自然冷卻。

上述釬料為銅合金或銀合金。

上述釬料為H62 黃銅。

上述活塞頭部上設置有兩圈臺階式焊接定位肩A，所述活塞裙部上設置有兩圈與定位肩A配合的臺階式焊接定位肩B。

上述活塞頭部與活塞裙部之間的焊接區(qū)包括兩個平面、兩個平面和一個圓柱面、兩個圓柱面和兩個平面或一個圓柱面和一個螺紋面。

上述步驟（6）中用到的加熱方式為火焰加熱、電磁感應加熱或加熱爐加熱。

本發(fā)明技術方案的有益效果：

一、相對于現有技術中整體毛坯鍛鋼活塞來講：

1、降低了活塞毛坯的鍛造難度，減少了設備的投入；

2、降低了活塞冷卻油腔的加工難度，對設備、刀具的要求低；

3、冷卻油腔的形狀可以接近于活塞燃燒室的形狀，提高了冷卻效果，對活塞頭部溫度的降低有明顯效果；

4、不采用彈性鋼片密封冷卻油腔，沒有鋼片脫落的危險，提高了活塞的可靠性。

二、相對于現有技術中的摩擦焊活塞來講：

1、對焊接設備要求不高，設備投入少；

2、在活塞冷卻油腔中沒有焊縫，沒有硬質顆粒脫落的危險，從而避免了硬質顆粒導致發(fā)動機劃缸的風險；

3、焊接過程可以一次焊接多件相同或不同的產品，提高了生產效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明具體實施方式中活塞的主視剖視結構示意圖。

圖2為本發(fā)明具體實施方式中活塞的仰視結構示意圖。

圖中，1-活塞頭部，2-活塞裙部，3-冷卻油腔，4-圓柱面，5-平面，6-進出油孔，7-定位肩A，8-定位肩B。

具體實施方式

為能清楚說明本方案的技術特點，下面通過具體實施方式，并結合其附圖，對本方案進行闡述。

一種整體式鍛鋼活塞的制造工藝，對鍛造成的活塞頭部1和活塞裙部2粗加工，然后對活塞頭部1和活塞裙部2進行硬釬焊，具體來說，對鍛造成的活塞頭部1和活塞裙部2粗加工，在活塞頭部1焊接區(qū)域涂抹硼砂釬劑，將活塞頭部1和活塞裙部2裝配到一起并進行加熱，加熱完成后，取出工件使其自然冷卻。

該整體式鍛鋼活塞的制造工藝依次包括如下步驟:

（1）對鍛造成的活塞頭部1與活塞裙部2粗加工；

（2）活塞頭部1的圓柱面4和平面5進行鍍釬料處理；

（3）焊接前用草酸對焊接區(qū)域浸洗，再用清水沖洗；

（4）在真空加熱爐中將活塞裙部2加熱；

（5）在活塞頭部1焊接區(qū)域涂抹硼砂釬劑；

（6）將活塞頭部1和活塞裙部2裝配到一起，置于一旋轉軸上回轉進行均勻加熱；

（7）加熱完成后保溫10～15 分鐘；

（8）取出工件，在空氣中自然冷卻。

為了達到更好的焊接效果，優(yōu)選該整體式鍛鋼活塞的制造工藝依次包括如下步驟:

（1）對鍛造成的活塞頭部1與活塞裙部2粗加工；

（2）活塞頭部1的圓柱面4和平面5進行鍍釬料處理，鍍層厚度為0.15～0.2mm；

（3）焊接前用10%的草酸對焊接區(qū)域浸洗12～18分鐘，再用清水沖洗；

（4）在真空加熱爐中將活塞裙部2加熱到590℃～05℃；

（5）在活塞頭部1焊接區(qū)域涂抹用無水酒精浸潤的100%的硼砂釬劑；

（6）將活塞頭部1和活塞裙部2裝配到一起，使活塞頭部1的圓柱面4與活塞裙部2的圓柱面4的間隙為0.25～0.35mm，活塞頭部1的平面5與活塞裙部2的平面5的間隙為0.05～0.15 mm，并置于一旋轉軸上回轉進行均勻加熱；

（7）加熱到950℃～960℃后保溫10～15分鐘；

（8）取出工件，在空氣中自然冷卻。

為了達到更好的焊接效果，優(yōu)選該整體式鍛鋼活塞的制造工藝依次包括如下步驟:

（1）對鍛造成的活塞頭部1與活塞裙部2粗加工；

（2）活塞頭部1的圓柱面4和平面5進行鍍釬料處理，鍍層厚度為 0.18mm；

（3）焊接前用10%的草酸對焊接區(qū)域浸洗10分鐘，再用清水沖洗；

（4）在真空加熱爐中將活塞裙部2加熱到600℃；

（5）在活塞頭部1焊接區(qū)域涂抹用無水酒精浸潤的100%的硼砂釬劑；

（6）將活塞頭部1和活塞裙部2裝配到一起，使活塞頭部1的圓柱面4與活塞裙部2的圓柱面4的間隙為0.3mm，活塞頭部1的平面5與活塞裙部2的平面5的間隙為0.1 mm，置于一旋轉軸上回轉進行均勻加熱；

（7）加熱到 955℃后保溫12分鐘；

（8）取出工件，在空氣中自然冷卻。

上述釬料為銅合金或銀合金，以保證焊接的強度和力學性能，優(yōu)選釬料為H62 黃銅。

上述活塞頭部1上設置有兩圈臺階式焊接定位肩A7，所述活塞裙部2上設置有兩圈與定位肩A7配合的臺階式焊接定位肩B8。采用這種焊接定位結構后，活塞頭部1與活塞裙部2之間的焊接區(qū)可以為兩個平面5、兩個平面5和一個圓柱面4、兩個圓柱面4和兩個平面5或一個圓柱面4和一個螺紋面，其中，一個圓柱面4和一個螺紋面是指定位肩A7和定位肩B8中，定位肩A7的圓柱面為光面、定位肩B8的圓柱面上加工有螺紋或者定位肩A7的圓柱面加工有螺紋、定位肩B8的圓柱面為光面，這種方式可以增加焊接面積，從而保證焊接強度。

上述步驟（6）中用到的加熱方式為火焰加熱、電磁感應加熱或加熱爐加熱。

采用該工藝后，避免了活塞摩擦焊產生的焊縫,及其焊縫被冷卻油沖刷而脫落的硬質顆粒容易導致發(fā)動機劃缸的風險，活塞頭部1和活塞裙部2采用釬焊焊接，工藝簡單，設備投資少，還可以一次焊接多件相同或不同的產品，提高了生產效率?；钊^部1和活塞裙部2可以分開鍛造加工，降低了毛坯鍛造和活塞加工的難度，并且活塞頭部1的加工中可以根據燃燒室形狀來改變冷卻油腔的形狀，改善了冷卻效果，還不用考慮刀具的影響，因為活塞頭部1和活塞裙部2分開加工，對刀具的要求降低，不用考慮整體毛坯鍛鋼活塞對刀具的干涉。

本發(fā)明中未經描述的技術特征可以通過現有技術實現，在此不再贅述。本發(fā)明并不僅限于上述具體實施方式，本領域普通技術人員在本發(fā)明的實質范圍內做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本發(fā)明的保護范圍。