本發(fā)明涉及活塞技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種分體式活塞。

背景技術(shù)：

活塞被稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟，它是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的零件之一。其功用是承受氣體壓力，并通過活塞銷傳給連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)活塞直接與瞬時(shí)溫度2200℃的高溫氣體接觸，其頂部溫度達(dá)300℃－400℃，且溫度分布不均勻，在做功行程時(shí)活塞頂部承受著很大的爆發(fā)壓力，汽油機(jī)達(dá)到4－6mpa，柴油機(jī)高達(dá)10－26mpa。隨著柴油發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化、高功率、高爆壓化的發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)各關(guān)鍵零部件承受越來越苛刻的機(jī)械、熱負(fù)荷，這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件活塞的材料性能提出了更高的要求：密度小、質(zhì)量輕、熱傳導(dǎo)性好、熱膨脹系數(shù)小；并具有足夠的高溫抗拉強(qiáng)度、耐磨和耐蝕性能、尺寸穩(wěn)定性好，另外還應(yīng)具有容易制造、成本低廉的特點(diǎn)?，F(xiàn)有的鋁合金材料活塞在高功率發(fā)動(dòng)機(jī)中，溫度達(dá)350℃－400℃時(shí)，頂部特別是在燃燒室部位，已無法承受18mpa以上的爆發(fā)壓力。國內(nèi)外各大院校、科研所、知名活塞專業(yè)廠家都在加大投入在攻克難題。

當(dāng)前國內(nèi)外主流運(yùn)用方案：

1、研發(fā)和運(yùn)用高強(qiáng)度新材料，采取鋁合金纖維強(qiáng)化技術(shù)、球墨鑄鐵、全鋼等新型材料方案。

鋁合金纖維強(qiáng)化

優(yōu)點(diǎn)：鋁合金纖維強(qiáng)化材料，可提高鋁合金活塞高溫性能10－20%，

缺點(diǎn)：因纖維可塑性不好、鑄造成品率低、尤其是纖維材料的價(jià)格昂貴，在活塞中沒有得到推廣運(yùn)用。

球墨鑄鐵、全鋼材料

優(yōu)點(diǎn)：可提高活塞高溫性能100－200%，甚至更高，滿足了高功率、高爆壓、高強(qiáng)度的要求，材料成本也不高。

缺點(diǎn)：導(dǎo)熱性、抗蝕性差、對(duì)缸套磨損大、成型難度大，不能做結(jié)構(gòu)復(fù)雜的活塞，工藝復(fù)雜，加工成本高，生產(chǎn)效率低下，不適合量產(chǎn)且質(zhì)量較大的特點(diǎn)，只是在一定的領(lǐng)域得到少量運(yùn)用。

2、采取鋼頂鋁裙螺桿連接、鋼頂鋁裙絞結(jié)連接、全鋼摩擦焊接等新型結(jié)構(gòu)方案。

鋼頂鋁裙螺桿連接、鋼頂鋁裙絞結(jié)連接

優(yōu)點(diǎn)：鋁裙螺桿連接、鋼頂鋁裙絞結(jié)連接方式，在性能上結(jié)合鋁合金和全鋼兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，重量上也進(jìn)行了折中減輕，在結(jié)構(gòu)上也可以滿足較復(fù)雜設(shè)計(jì)。

缺點(diǎn)：工藝更復(fù)雜、加工更難度大、加工成本高、生產(chǎn)效率低下，因而也沒有得到廣泛運(yùn)用，但這是目前較為成熟的方案之一。

全鋼摩擦焊接

優(yōu)點(diǎn)：把活塞頭部和裙部分開加工，克服了全鋼材料不能做結(jié)構(gòu)復(fù)雜的活塞的不足。

缺點(diǎn)：摩擦焊接這種方式存在的缺陷，大幅降低了活塞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，存在脫焊的風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)已被淘汰。

3、采取鑄鋁重熔新工藝方案。

鑄鋁重熔新工藝

優(yōu)點(diǎn)：這是鋁合金成型后在燃燒室喉口處的一種局部強(qiáng)化處理技術(shù)，重熔區(qū)的初晶硅尺寸是非重熔區(qū)的尺寸的14%，可有效改善活塞承受熱負(fù)荷能力，減少因熱疲勞產(chǎn)生裂紋。這種技術(shù)工藝與加工相對(duì)以上兩種方案簡單些，成本也不算高。

缺點(diǎn)：這種喉口處局部強(qiáng)化，只能對(duì)活塞燃燒室局部提高10%左右的高溫性能，對(duì)燃燒室部位整體高溫強(qiáng)度提高不大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提供一種分體式活塞，通過將燃燒部與活塞基體分體設(shè)計(jì)，制成燃燒部所采用的材料的高溫抗拉強(qiáng)度高于制成活塞基體所采用的材料的高溫抗拉強(qiáng)度，使得燃燒部能夠很好的滿足使用需求，而且加工制造容易。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。

一種分體式活塞,包括活塞基體和燃燒部，活塞基體上設(shè)有銷孔，活塞基體頂端設(shè)有與燃燒部相配合的安裝腔，燃燒部固定設(shè)置于安裝腔內(nèi)，燃燒部設(shè)有燃燒室，制成燃燒部所采用的材料的高溫抗拉強(qiáng)度高于制成活塞基體所采用的材料的高溫抗拉強(qiáng)度。

進(jìn)一步的，燃燒部與活塞基體通過機(jī)械配合固定或澆鑄或3d打印的方式形成完整活塞結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，燃燒部上設(shè)有螺桿,燃燒部和活塞基體上分別設(shè)有與螺桿配合的通孔，螺桿穿過通孔連接于螺帽以將燃燒部和活塞基體固定。

進(jìn)一步的，螺桿頂部與燃燒室內(nèi)壁相齊平，活塞基體上設(shè)有與螺帽相配合的沉頭孔。

進(jìn)一步的，通孔為螺紋孔。

進(jìn)一步的，燃燒部底部向內(nèi)凹陷形成凹部，安裝腔內(nèi)設(shè)有與凹部相配合的凸部。

進(jìn)一步的，活塞基體通過鋁合金材料制成，燃燒部通過銅或銅合金材料或鋁合金強(qiáng)化材料制成。

進(jìn)一步的，活塞基體通過鋁合金材料制成，燃燒部通過鎳或鎳合金材料制成。

進(jìn)一步的，活塞基體通過鋁合金材料制成，燃燒部通過鈦或鈦合金材料制成。

進(jìn)一步的，活塞基體通過鋁合金材料制成，燃燒部通過鑄鐵或合金鋼材料制成。

本發(fā)明的有益效果為：一種分體式活塞,包括活塞基體和燃燒部，活塞基體上設(shè)有銷孔，活塞基體頂端設(shè)有與燃燒部相配合的安裝腔，燃燒部固定設(shè)置于安裝腔內(nèi)，燃燒部設(shè)有燃燒室，制成燃燒部所采用的材料的高溫抗拉強(qiáng)度高于制成活塞基體所采用的材料的高溫抗拉強(qiáng)度。本發(fā)明通過將燃燒部與活塞基體分體設(shè)計(jì)，活塞基體采用鋁合金材料制成，鋁合金材料密度小、質(zhì)量輕、熱傳導(dǎo)性好、熱膨脹系數(shù)??；并具有足夠的耐磨和耐蝕性能、尺寸穩(wěn)定性好。燃燒部采用高溫抗拉強(qiáng)度高于鋁合金高溫抗拉強(qiáng)度的材料制成，如銅或銅合金、鎳或鎳合金、鈦或鈦合金、鑄鐵、合金鋼、鋁合金強(qiáng)化材料等制成，這些材料具有運(yùn)用普及的材料，容易制造、成本低廉的特點(diǎn)，而且這些材料具有良好的高溫抗拉強(qiáng)度，使得燃燒部能夠很好的滿足使用需求，而且加工制造容易。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的分解結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1.活塞基體；2.燃燒部；3.安裝腔；4.燃燒室；5.螺桿；6.通孔；7.螺帽；8.沉頭孔；9.冷卻通道。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡釋。

參見圖1、圖2所示的一種分體式活塞,包括活塞基體1和燃燒部2，活塞基體1上設(shè)有銷孔，活塞通過活塞銷穿過銷孔與連桿連接，活塞基體1頂端設(shè)有與燃燒部2形狀相配合的安裝腔3。燃燒部2通過機(jī)械配合如過盈配合的方式與活塞基體1的安裝腔3緊密相抵以形成完整活塞結(jié)構(gòu)，此外燃燒部2還可通過澆鑄與活塞基體1的安裝腔3固定連接形成完整活塞結(jié)構(gòu)，燃燒部2與活塞基體1通過3d打印的方式形成完整活塞結(jié)構(gòu)。燃燒部2底部向內(nèi)凹陷形成凹部，安裝腔1內(nèi)設(shè)有與凹部相配合的凸部，燃燒部2安裝于安裝腔3內(nèi)時(shí)通過凹部與凸部進(jìn)行配合定位，燃燒部2上設(shè)有螺桿5,燃燒部2和活塞基體1上分別設(shè)有與螺桿5配合的通孔6，螺桿5穿過通孔6連接于螺帽7以將燃燒部2和活塞基體1固定，以保證燃燒部2和活塞基體1之間連接牢靠，通孔6為螺紋孔，螺桿5與螺紋孔配合使得連接更加牢靠，不易松動(dòng)。而且螺桿5頂部經(jīng)車削后與燃燒室4內(nèi)壁相齊平，活塞基體1底部設(shè)有與螺帽7相配合的沉頭孔8，螺帽7設(shè)置于沉頭孔8內(nèi)，螺帽7底部經(jīng)車削后與活塞基體1底部相齊平，使得燃燒部2和活塞基體1通過螺桿5和螺帽7固定后，不改活塞原有的形狀，從而不會(huì)影響活塞的使用效果?；钊w1上還設(shè)有環(huán)形冷卻通道9，活塞在工作時(shí)，通過向環(huán)形冷卻通道9注油以對(duì)活塞進(jìn)行降溫。

制成燃燒部2所采用的材料的高溫抗拉強(qiáng)度高于制成活塞基體1所采用的材料的高溫抗拉強(qiáng)度?；钊w1通過鋁合金材料制成，燃燒部2通過銅、銅合金材料、鎳、鎳合金、鈦或鈦合金材料、鑄鐵、合金鋼、鋁合金強(qiáng)化材料等其中一種或多種材料制成。

本發(fā)明通過將燃燒部2與活塞基體1分體設(shè)計(jì)，活塞基體1采用鋁合金材料制成，鋁合金材料密度小、質(zhì)量輕、熱傳導(dǎo)性好、熱膨脹系數(shù)?。徊⒕哂凶銐虻哪湍ズ湍臀g性能、尺寸穩(wěn)定性好。燃燒部2采用高溫抗拉強(qiáng)度高于鋁合金高溫抗拉強(qiáng)度的材料制成，如銅或銅合金、鎳或鎳合金、鈦或鈦合金、鑄鐵、合金鋼、鋁合金強(qiáng)化材料等制成，鋁合金的熔點(diǎn)為660攝氏度，銅或銅合金的熔點(diǎn)為1050攝氏度，鎳或鎳合金的熔點(diǎn)為1450攝氏度，鈦或鈦合金的熔點(diǎn)為1660攝氏度，鑄鐵的熔點(diǎn)為1300攝氏度，合金鋼的熔點(diǎn)為1550攝氏度，這些材料熔點(diǎn)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋁合金的熔點(diǎn)，使得這些材料制成的燃燒部2在高溫的工作環(huán)境下不易熔化，高溫抗拉強(qiáng)度大于鋁合金的高溫抗拉強(qiáng)度，能夠承受較大的爆發(fā)力，可根據(jù)不同的各種大功率發(fā)動(dòng)機(jī)承受高溫高壓的需要選擇不同的耐高溫材料制成的燃燒部2，很好的滿足使用需求，優(yōu)選的為銅或銅合金，由于銅或銅合金的膨脹系數(shù)與鋁合金相近，使得活塞在高溫的工作環(huán)境下，活塞基體1和燃燒部2的膨脹度相接近，活塞基體1和燃燒部2之間不易產(chǎn)生間隙。而且這些材料具有運(yùn)用普及的材料，容易制造、成本低廉的特點(diǎn)，加工制造容易，容易推廣運(yùn)用，可廣泛的運(yùn)用于汽車、陸軍裝甲裝備等大功率發(fā)動(dòng)機(jī)活塞。

以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，故凡依本發(fā)明專利申請范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專利申請范圍內(nèi)。