制造活塞或活塞軸的鍛造方法
制造活塞或活塞軸的鍛造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于活塞或活塞軸(1)的鍛造方法，所述活塞或活塞軸(1)包括兩個軸壁(2)和與所述軸壁(2)連接的兩個套筒壁(3)，其中，利用第一鍛造模(5)，所述軸壁(2)被鍛造為朝外至少輕微地呈錐形，且所述套筒壁(3)被鍛造為具有轂內(nèi)側(cè)(7)和轂外側(cè)(8)，該轂內(nèi)側(cè)(7)相對于活塞軸線(6)基本平行或輕微地傾斜，該轂外側(cè)(8)至少輕微地朝內(nèi)指向自由端；利用第二鍛造模(9)，使所述套筒壁(3)成型，使得所述套筒壁的轂外側(cè)(8)相對于所述活塞軸線(6)基本平行走向，或以傾斜方式朝外走向，所述套筒壁的轂內(nèi)側(cè)(7)朝外向所述自由端走向；且，在利用第二鍛造模(9)使所述套筒壁(3)成型時，所述軸壁(2)同時收縮至與所述活塞軸線(6)基本平行的位置。以此方式，活塞軸(1)能相對經(jīng)濟(jì)且重量優(yōu)化的方式制造。
【專利說明】制造活塞或活塞軸的鍛造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種制造活塞或活塞軸的鍛造方法。本發(fā)明還涉及根據(jù)所述方法制得 的活塞軸，以及用于實施該方法的鍛造裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為了使用于內(nèi)燃機(jī)中發(fā)生燃燒的空間閉合，現(xiàn)有的活塞在活塞頭部的區(qū)域通常形 成為圓柱形。為了減輕活塞的重量，用于容納活塞銷的銷轂相對于活塞軸的直徑向內(nèi)回縮。 由于該情況，可節(jié)省外部區(qū)域中的材料，從而能實現(xiàn)重量減輕。
[0003]然而，通常，這種具有向內(nèi)偏置的銷轂的銷在所述銷轂高度處以及所述銷轂下方 的部分圓周上還必須具有軸壁區(qū)，在安裝于內(nèi)燃機(jī)的圓筒內(nèi)之后，銷借由該軸壁區(qū)抵靠圓 筒壁，并能在其上得到支撐。這些軸壁區(qū)在加壓側(cè)和反壓側(cè)上還稱作荷載承壁區(qū)，因為它們 的作用是在圓筒內(nèi)引導(dǎo)活塞。上述軸壁區(qū)特別防止頂部和底部的死頂尖中不期望的圍繞銷 的軸向的傾斜。兩個軸壁區(qū)和兩個軸壁利用包含活塞銷轂的套筒壁連接。
[0004]EP0838587B2公開了具有軸壁和連接軸壁的套筒壁的活塞，該套筒壁遵循軸壁的 邊線輪廓，該軸壁沿著活塞軸向方向運轉(zhuǎn)。在此情況下，兩個軸壁的寬度被設(shè)計為朝向活塞 軸的下端變大，由此，兩個套筒壁是斜的，并以使得在下部區(qū)域中它們之間的距離大于在上 部區(qū)域中的距離的方式相對于彼此傾斜。換句話說，連接的壁一定程度上彼此錐形走向。由 此能節(jié)省尤其是在軸壁能制成較窄的區(qū)段中的其它材料。
[0005]EP1348859B2公開了具有斜的套筒壁的另一活塞。
[0006]此外，DE102006020861B4公開了用于在模具中制造襯套狀鍛造部件的一步鍛造方 法，其中首先將生坯置于單個模腔內(nèi)。上述模腔具有外模具環(huán)、下模芯和上模芯，通過下模 芯能驅(qū)動下噴射器，通過上模芯能驅(qū)動上噴射器，負(fù)抽取錐形提供于上模芯的腔體內(nèi)。然 后，閉合模具，并通過將模芯朝向彼此壓合使生坯再成型，可能利用噴射器的組合驅(qū)動和模 具的同時打開來噴射已制造完成的活塞。具體地，通過根據(jù)本發(fā)明的方法應(yīng)該能拓寬模的 用處。
[0007]本發(fā)明致力于提供一種改進(jìn)的鍛造活塞軸的方法，借助于所述方法，可相對簡單 由此經(jīng)濟(jì)地制造具有斜的套筒壁的重量減輕的活塞。
[0008]根據(jù)本發(fā)明該問題通過獨立權(quán)利要求的主題解決。有利的實施方式形成從屬權(quán)利 要求的主題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明基于設(shè)計一種鍛造方法以分兩個階段制造活塞軸的總體思想:在第一階段 中用第一鍛造模進(jìn)行鍛造，且在隨后的第二階段中用第二鍛造模進(jìn)行鍛造。所述活塞軸以 公知的方法具有兩個軸壁和與所述軸壁連接的兩個套筒壁。在根據(jù)本發(fā)明的鍛造方法中， 然后用第一鍛造模將所述軸壁鍛造為朝外至少輕微地呈錐形，且所述套筒壁被鍛造為具有 基本與活塞軸線平行的轂內(nèi)側(cè)，以及向內(nèi)指向至自由端的轂外側(cè)。所述軸壁能以彎曲的或筆直的錐形方式向外側(cè)變寬。輕微變寬對于更好地從模具中取出是必要的。然后，在第二 階段，以如下方式用第二鍛造模使所述套筒壁變形:所述套筒壁的轂外側(cè)基本平行于所述 活塞軸線運行，或輕微朝外打開，且所述套筒壁的轂內(nèi)側(cè)向外朝向所述自由端運行。在利 用第二鍛造模使所述套筒壁再成型的過程中，所述軸壁同時收縮至優(yōu)選與所述活塞軸線平 行的位置。利用根據(jù)本發(fā)明的兩階段的鍛造方法，在第一鍛造階段預(yù)鍛造如前已知的活塞 坯體，所述套筒壁可視地垂直地形成，即基本與活塞軸線平行，考慮必需的鍛造傾斜。所述 轂外側(cè)相應(yīng)于所述鍛造傾斜對角地向下走向，同時所述轂內(nèi)側(cè)基本平行于所述活塞軸線走 向，即在當(dāng)前情況下基本垂直。在第一鍛造階段，各個軸區(qū)域，即各個軸壁同時以朝向底部 至少輕微增大的直徑同時鍛造。增大的直徑與壁厚無關(guān)，但是與軸壁的錐形排列有關(guān)。在 隨后的第二階段中，活塞的內(nèi)部形狀利用第二鍛造模至少在整個內(nèi)部高度的部分區(qū)域中錐 形變寬，在最簡單的情況中所述第二鍛造模僅由相應(yīng)的內(nèi)芯和第一鍛造階段中已使用的模 組成，由此轂的外輪廓垂直走向，或以向外傾斜的方式走向，且套筒壁對角地向下和向外走 向。同時，起始太大的軸直徑在軸壁的區(qū)域中向內(nèi)收縮，從而對應(yīng)于待鍛造的活塞軸的最終 輪廓變形。根據(jù)本發(fā)明的方法的根本優(yōu)點在于其簡單性，因此，即使是以前只能極端困難鍛 造的斜的套筒壁也能以根據(jù)本發(fā)明的方法相對簡單地，從而也經(jīng)濟(jì)地制造。
[0010]在根據(jù)本發(fā)明的方案的有利發(fā)展中，所述活塞軸由鋁合金鍛造，然后經(jīng)退火和/ 或回火，具體地進(jìn)行17熱處理工藝。鋁材料的機(jī)械性能具體能通過目的熱處理，諸如回火 或溶液退火額外提高。熱處理的原理在于通過剛好在液相線下的溫度下溶液退火并隨后在 水或油中淬火生成超飽和的混合晶體。更多的外來原子由此溶解在金屬結(jié)構(gòu)中，其對應(yīng)于 室溫下的平衡狀態(tài)。作為目的熱處理和由此的目的人工老化的結(jié)果，以超飽和形式存在于 金屬結(jié)構(gòu)中的外來原子然后通過擴(kuò)散為分散性沉淀物沉淀出來。具體地，在17熱處理的 情況下，可實現(xiàn)較高的伸長率，但由于沉淀物的凝聚而具有較低的強度。T7熱處理的優(yōu)點 在于，因為結(jié)構(gòu)已完全處于平衡狀態(tài)，從而在實際應(yīng)用中的各組件的溫度負(fù)載期間不會發(fā) 生尺寸變化，且機(jī)械性能也不再變化。對于鋁合金，隨后緊接有人工老化的溶液退火特別合 適，借助于該溶液退火，通過沉淀硬化可實現(xiàn)強度增大。對于常規(guī)的活塞合金，溶液退火在 480?550°C的溫度下進(jìn)行，選擇該溫度使得充足量的合金元素溶解在混合晶體中，從而在 淬火和人工老化后也確實出現(xiàn)硬化效果。在此情況下的判定參數(shù)具體為溶液退火溫度、初 次退火時間、冷卻劑溫度、淬火時的活塞軸溫度以及人工老化溫度和時間段。
[0011]作為本發(fā)明的另一個有利發(fā)展，活塞或活塞軸由鐵合金鍛造，然后經(jīng)適當(dāng)冷卻或 熱處理，以實現(xiàn)必要的強度和理想的內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)。在后續(xù)的處理過程中可通過結(jié)合(例如 通過焊接、粘合劑接合、焊料接合等)或螺釘緊固由鍛造部件制造完整的單片活塞或活塞 下部，該活塞下部與活塞上部組合制造活塞。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]本發(fā)明的其它重要特征和優(yōu)點可發(fā)現(xiàn)于所附權(quán)利要求、附圖以及利用附圖的相關(guān) 【專利附圖】
【附圖說明】中。
[0013]上述特征以及下文將要解釋的特征不僅能以分別列舉的組合使用，還能以其它組 合使用，或單獨使用，而不背離本發(fā)明的范圍，這是不言自明的。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)選示例性實施方式示于附圖中，并在以下說明中得到更詳細(xì)地解釋，相同的附圖標(biāo)記指代相同或相似或功能相當(dāng)?shù)慕M件。
[0015]附圖中，
[0016]圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的兩階段鍛造方法，用于在第一階段中制備活塞 軸；
[0017]圖2示例性示出了根據(jù)本發(fā)明的兩階段鍛造方法第二鍛造階段的圖示；
[0018]圖3示例性示出了如圖1中所示的圖示，但在第一鍛造階段期間，具有單獨的封閉 的第二鍛造模；
[0019]圖4示例性示出了如圖2中所示的圖示，但在第二鍛造階段期間，具有散布的兩部 分的第二鍛造模。
【具體實施方式】
[0020]根據(jù)圖1至圖4，示出了用于制造活塞或活塞軸I的鍛造方法，該活塞或活塞軸I 具有兩個軸壁2和兩個套筒壁3，套筒壁3與所述軸壁2連接。圖1和圖2分別分成左側(cè)半 圖和右側(cè)半圖，該左側(cè)半圖示出了與銷的軸線4正交的截面圖，且該右側(cè)半圖示出了與銷 的軸線4平行的截面圖。作為對比，圖3和圖4分別示出了與銷的軸線4平行的完整截面 圖。
[0021]圖1和圖3分別示出了根據(jù)本發(fā)明包括兩個階段的鍛造方法的第一鍛造階段，而 圖2和圖4分別示出了相關(guān)的第二鍛造階段。根據(jù)本發(fā)明，在第一鍛造階段/階段(比較 圖1和圖3)，第一鍛造模5用于鍛造軸壁2為朝外至少輕微地呈錐形，并鍛造套筒壁3具有 轂內(nèi)側(cè)7和轂外側(cè)8，該轂內(nèi)側(cè)7與活塞軸線6基本平行，且該轂外側(cè)8指向自由端，在這種 情況下它是朝下且朝內(nèi)的。在根據(jù)圖3和圖4的截面圖中不能看到軸壁2，因為它們位于 圖片平面的上方和下方。在根據(jù)本發(fā)明的鍛造方法的第二鍛造階段/階段(比較圖2和圖 4)，第二鍛造模9用于以如下方式使套筒壁3再成型，其轂內(nèi)側(cè)8指向與活塞軸線6基本平 行或輕微朝外(比較圖2的虛線)，且其轂內(nèi)側(cè)7指向自由端，這在該情況下是朝下且朝上 的。在利用第二鍛造模9使套筒壁3再成型的過程中，將軸壁2同時收縮至基本與活塞軸 線6平行的位置處，從而限定活塞軸I的外徑。
[0022]通常，用根據(jù)本發(fā)明的鍛造方法當(dāng)然能只鍛造一個活塞軸I或活塞下部或其他完 整的活塞。在再成型的過程中，即在第二鍛造階段期間利用第二鍛造模9使套筒壁3變寬 的過程中，通過使套筒壁3變寬直至它們抵靠第二鍛造模9的外側(cè)面10，平行于活塞軸線6 來使軸壁2朝內(nèi)收縮。在圖2的截面圖中，與第一鍛造模5的外側(cè)面10’相比，該外側(cè)面10 沒有錐形走向，但與活塞軸線6基本平行。
[0023]在相應(yīng)的鍛造階段期間，將第一鍛造模5和第二鍛造模9壓靠在模11上，活塞軸 I位于鍛造模5、9以及模11之間，或者在整個鍛造過程中保留在模11中，即容納該模的鍛 造裝置12中，或者在用第一鍛造模5鍛造和用第二鍛造模9鍛造之間，即第一鍛造階段和 第二鍛造階段之間被取出并加熱。當(dāng)然，完成第一鍛造階段后在鍛造裝置12中的直接加熱 也是容易想到的。
[0024]活塞軸I例如可由鋁合金、鎂合金、陶瓷或鐵類材料以及也日益容易想到的塑料 鍛造。為了使由鋁合金鍛造的活塞軸I硬化并回火，鋁合金然后可被退火和/或回火，特別 是進(jìn)行已知為T7熱處理的。在這種通常發(fā)生在淬火之后的熱處理的情況下，以超飽和形式存在于金屬結(jié)構(gòu)中的外來原子應(yīng)通過擴(kuò)散為分散性沉淀物沉淀出來。在預(yù)先已完成的例如 在油或水中的淬火過程中，與應(yīng)當(dāng)和室溫下的平衡狀態(tài)相對應(yīng)相比，更多的外來原子溶解 于金屬結(jié)構(gòu)中。該應(yīng)力狀態(tài)可通過隨后的回火或熱處理減輕。
[0025]如果觀察到圖4的第二鍛造模9，可看出其形成為分離的鍛造模，例如圖3的第一 鍛造模。根據(jù)圖3進(jìn)行第一鍛造階段，類似于圖1的第一鍛造階段，轂內(nèi)側(cè)7形成為與活塞 軸線6平行，且轂外側(cè)8傾斜地朝外及朝內(nèi)走向。在隨后的第二鍛造階段中，第一鍛造模5 被第二鍛造模9取代，第二鍛造模9通過例如利用邊緣13散布使套筒壁3變形，使得其轂 外側(cè)8平行于活塞軸線6走向，且其轂內(nèi)側(cè)7相對其傾斜走向。同時，軸壁2朝內(nèi)收縮，然 而，這并未基于圖3和圖4的所選截面圖不出。
[0026]利用根據(jù)本發(fā)明的方法以及根據(jù)本發(fā)明的鍛造裝置12，特別能相對簡單經(jīng)濟(jì)地制 得具有斜的套筒壁3的活塞和活塞軸1，借助于該斜的套筒壁3，能實現(xiàn)材料節(jié)約，由此實現(xiàn)
重量減輕。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造活塞或活塞軸(I)的鍛造方法，所述活塞或活塞軸(I)具有兩個軸壁(2)以及與所述軸壁(2)連接的套筒壁(3)，其中:第一鍛造模(5)用于鍛造所述軸壁(2)為朝外至少輕微地呈錐形，以及具有轂內(nèi)側(cè)(7) 和轂外側(cè)⑶的所述套筒壁(3)，所述轂內(nèi)側(cè)(7)基本平行于活塞軸線(6)走向，或者向底 部朝外輕微地傾斜布置，所述轂外側(cè)(8)至少輕微地朝內(nèi)指向自由端；第二鍛造模(9)用于使所述套筒壁(3)再成型，以使得所述套筒壁(3)的轂外側(cè)(8) 基本平行于所述活塞軸線(6)走向，或者朝外輕微地傾斜走向，且所述套筒壁(3)的轂內(nèi)側(cè)(7)朝外向所述自由端走向；在利用所述第二鍛造模(9)使所述套筒壁(3)再成型的過程中，所述軸壁(2)同時收 縮至與所述活塞軸線(6)基本平行的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在利用所述第二鍛造模(9)使所述套筒壁(3)再成型的過程中，所述軸壁(2)抵靠與 所述活塞軸線(6)基本平行的所述第二鍛造模(9)的側(cè)面(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在鍛造期間，所述第一和第二鍛造模(5，9)被壓靠在模(11)上，其中在整個鍛造過程 期間，位于所述鍛造模(5，9)以及所述模(11)之間的所述活塞軸(I)保留在所述模(11)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，在用所述第一鍛造模(5)鍛造和用所述第二鍛造模(9)鍛造之間加熱待鍛造的活塞軸⑴。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述活塞軸(I)由鋁合金、鎂合金、陶瓷或鐵類材料鍛造。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，所述活塞軸(I)由鋁合金鍛造，然后進(jìn)行退火和/或回火，特別進(jìn)行17熱處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，還與所述活塞軸(I) 一起鍛造活塞頭部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，至少所述第二鍛造模(9)被形成為獨立的鍛造模，并特別利用邊緣(13)散布以使所述 套筒壁(3)再成型。
9.一種用于多部分活塞或接合活性的活塞軸(I)，用根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述 的方法制造。
10.一種單部分活塞(I)，用根據(jù)權(quán)利要求1?8中任一項所述的方法制造。
11.一種鍛造裝置(12)，用于實施根據(jù)權(quán)利要求1?8中任一項所述的方法，所述鍛造 裝置(12)包括模(11)、第一鍛造模(5)以及第二鍛造模(9)。
【文檔編號】B21K1/18GK103596711SQ201280027439
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月27日
【發(fā)明者】沃爾夫?qū)ひ敛祭? 申請人:馬勒國際有限公司
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于活塞或活塞軸(1)的鍛造方法，所述活塞或活塞軸(1)包括兩個軸壁(2)和與所述軸壁(2)連接的兩個套筒壁(3)，其中，利用第一鍛造模(5)，所述軸壁(2)被鍛造為朝外至少輕微地呈錐形，且所述套筒壁(3)被鍛造為具有轂內(nèi)側(cè)(7)和轂外側(cè)(8)，該轂內(nèi)側(cè)(7)相對于活塞軸線(6)基本平行或輕微地傾斜，該轂外側(cè)(8)至少輕微地朝內(nèi)指向自由端；利用第二鍛造模(9)，使所述套筒壁(3)成型，使得所述套筒壁的轂外側(cè)(8)相對于所述活塞軸線(6)基本平行走向，或以傾斜方式朝外走向，所述套筒壁的轂內(nèi)側(cè)(7)朝外向所述自由端走向；且，在利用第二鍛造模(9)使所述套筒壁(3)成型時，所述軸壁(2)同時收縮至與所述活塞軸線(6)基本平行的位置。以此方式，活塞軸(1)能相對經(jīng)濟(jì)且重量優(yōu)化的方式制造。
【專利說明】制造活塞或活塞軸的鍛造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種制造活塞或活塞軸的鍛造方法。本發(fā)明還涉及根據(jù)所述方法制得 的活塞軸，以及用于實施該方法的鍛造裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為了使用于內(nèi)燃機(jī)中發(fā)生燃燒的空間閉合，現(xiàn)有的活塞在活塞頭部的區(qū)域通常形 成為圓柱形。為了減輕活塞的重量，用于容納活塞銷的銷轂相對于活塞軸的直徑向內(nèi)回縮。 由于該情況，可節(jié)省外部區(qū)域中的材料，從而能實現(xiàn)重量減輕。
[0003]然而，通常，這種具有向內(nèi)偏置的銷轂的銷在所述銷轂高度處以及所述銷轂下方 的部分圓周上還必須具有軸壁區(qū)，在安裝于內(nèi)燃機(jī)的圓筒內(nèi)之后，銷借由該軸壁區(qū)抵靠圓 筒壁，并能在其上得到支撐。這些軸壁區(qū)在加壓側(cè)和反壓側(cè)上還稱作荷載承壁區(qū)，因為它們 的作用是在圓筒內(nèi)引導(dǎo)活塞。上述軸壁區(qū)特別防止頂部和底部的死頂尖中不期望的圍繞銷 的軸向的傾斜。兩個軸壁區(qū)和兩個軸壁利用包含活塞銷轂的套筒壁連接。
[0004]EP0838587B2公開了具有軸壁和連接軸壁的套筒壁的活塞，該套筒壁遵循軸壁的 邊線輪廓，該軸壁沿著活塞軸向方向運轉(zhuǎn)。在此情況下，兩個軸壁的寬度被設(shè)計為朝向活塞 軸的下端變大，由此，兩個套筒壁是斜的，并以使得在下部區(qū)域中它們之間的距離大于在上 部區(qū)域中的距離的方式相對于彼此傾斜。換句話說，連接的壁一定程度上彼此錐形走向。由 此能節(jié)省尤其是在軸壁能制成較窄的區(qū)段中的其它材料。
[0005]EP1348859B2公開了具有斜的套筒壁的另一活塞。
[0006]此外，DE102006020861B4公開了用于在模具中制造襯套狀鍛造部件的一步鍛造方 法，其中首先將生坯置于單個模腔內(nèi)。上述模腔具有外模具環(huán)、下模芯和上模芯，通過下模 芯能驅(qū)動下噴射器，通過上模芯能驅(qū)動上噴射器，負(fù)抽取錐形提供于上模芯的腔體內(nèi)。然 后，閉合模具，并通過將模芯朝向彼此壓合使生坯再成型，可能利用噴射器的組合驅(qū)動和模 具的同時打開來噴射已制造完成的活塞。具體地，通過根據(jù)本發(fā)明的方法應(yīng)該能拓寬模的 用處。
[0007]本發(fā)明致力于提供一種改進(jìn)的鍛造活塞軸的方法，借助于所述方法，可相對簡單 由此經(jīng)濟(jì)地制造具有斜的套筒壁的重量減輕的活塞。
[0008]根據(jù)本發(fā)明該問題通過獨立權(quán)利要求的主題解決。有利的實施方式形成從屬權(quán)利 要求的主題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明基于設(shè)計一種鍛造方法以分兩個階段制造活塞軸的總體思想:在第一階段 中用第一鍛造模進(jìn)行鍛造，且在隨后的第二階段中用第二鍛造模進(jìn)行鍛造。所述活塞軸以 公知的方法具有兩個軸壁和與所述軸壁連接的兩個套筒壁。在根據(jù)本發(fā)明的鍛造方法中， 然后用第一鍛造模將所述軸壁鍛造為朝外至少輕微地呈錐形，且所述套筒壁被鍛造為具有 基本與活塞軸線平行的轂內(nèi)側(cè)，以及向內(nèi)指向至自由端的轂外側(cè)。所述軸壁能以彎曲的或筆直的錐形方式向外側(cè)變寬。輕微變寬對于更好地從模具中取出是必要的。然后，在第二 階段，以如下方式用第二鍛造模使所述套筒壁變形:所述套筒壁的轂外側(cè)基本平行于所述 活塞軸線運行，或輕微朝外打開，且所述套筒壁的轂內(nèi)側(cè)向外朝向所述自由端運行。在利 用第二鍛造模使所述套筒壁再成型的過程中，所述軸壁同時收縮至優(yōu)選與所述活塞軸線平 行的位置。利用根據(jù)本發(fā)明的兩階段的鍛造方法，在第一鍛造階段預(yù)鍛造如前已知的活塞 坯體，所述套筒壁可視地垂直地形成，即基本與活塞軸線平行，考慮必需的鍛造傾斜。所述 轂外側(cè)相應(yīng)于所述鍛造傾斜對角地向下走向，同時所述轂內(nèi)側(cè)基本平行于所述活塞軸線走 向，即在當(dāng)前情況下基本垂直。在第一鍛造階段，各個軸區(qū)域，即各個軸壁同時以朝向底部 至少輕微增大的直徑同時鍛造。增大的直徑與壁厚無關(guān)，但是與軸壁的錐形排列有關(guān)。在 隨后的第二階段中，活塞的內(nèi)部形狀利用第二鍛造模至少在整個內(nèi)部高度的部分區(qū)域中錐 形變寬，在最簡單的情況中所述第二鍛造模僅由相應(yīng)的內(nèi)芯和第一鍛造階段中已使用的模 組成，由此轂的外輪廓垂直走向，或以向外傾斜的方式走向，且套筒壁對角地向下和向外走 向。同時，起始太大的軸直徑在軸壁的區(qū)域中向內(nèi)收縮，從而對應(yīng)于待鍛造的活塞軸的最終 輪廓變形。根據(jù)本發(fā)明的方法的根本優(yōu)點在于其簡單性，因此，即使是以前只能極端困難鍛 造的斜的套筒壁也能以根據(jù)本發(fā)明的方法相對簡單地，從而也經(jīng)濟(jì)地制造。
[0010]在根據(jù)本發(fā)明的方案的有利發(fā)展中，所述活塞軸由鋁合金鍛造，然后經(jīng)退火和/ 或回火，具體地進(jìn)行17熱處理工藝。鋁材料的機(jī)械性能具體能通過目的熱處理，諸如回火 或溶液退火額外提高。熱處理的原理在于通過剛好在液相線下的溫度下溶液退火并隨后在 水或油中淬火生成超飽和的混合晶體。更多的外來原子由此溶解在金屬結(jié)構(gòu)中，其對應(yīng)于 室溫下的平衡狀態(tài)。作為目的熱處理和由此的目的人工老化的結(jié)果，以超飽和形式存在于 金屬結(jié)構(gòu)中的外來原子然后通過擴(kuò)散為分散性沉淀物沉淀出來。具體地，在17熱處理的 情況下，可實現(xiàn)較高的伸長率，但由于沉淀物的凝聚而具有較低的強度。T7熱處理的優(yōu)點 在于，因為結(jié)構(gòu)已完全處于平衡狀態(tài)，從而在實際應(yīng)用中的各組件的溫度負(fù)載期間不會發(fā) 生尺寸變化，且機(jī)械性能也不再變化。對于鋁合金，隨后緊接有人工老化的溶液退火特別合 適，借助于該溶液退火，通過沉淀硬化可實現(xiàn)強度增大。對于常規(guī)的活塞合金，溶液退火在 480?550°C的溫度下進(jìn)行，選擇該溫度使得充足量的合金元素溶解在混合晶體中，從而在 淬火和人工老化后也確實出現(xiàn)硬化效果。在此情況下的判定參數(shù)具體為溶液退火溫度、初 次退火時間、冷卻劑溫度、淬火時的活塞軸溫度以及人工老化溫度和時間段。
[0011]作為本發(fā)明的另一個有利發(fā)展，活塞或活塞軸由鐵合金鍛造，然后經(jīng)適當(dāng)冷卻或 熱處理，以實現(xiàn)必要的強度和理想的內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)。在后續(xù)的處理過程中可通過結(jié)合(例如 通過焊接、粘合劑接合、焊料接合等)或螺釘緊固由鍛造部件制造完整的單片活塞或活塞 下部，該活塞下部與活塞上部組合制造活塞。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]本發(fā)明的其它重要特征和優(yōu)點可發(fā)現(xiàn)于所附權(quán)利要求、附圖以及利用附圖的相關(guān) 【專利附圖】
【附圖說明】中。
[0013]上述特征以及下文將要解釋的特征不僅能以分別列舉的組合使用，還能以其它組 合使用，或單獨使用，而不背離本發(fā)明的范圍，這是不言自明的。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)選示例性實施方式示于附圖中，并在以下說明中得到更詳細(xì)地解釋，相同的附圖標(biāo)記指代相同或相似或功能相當(dāng)?shù)慕M件。
[0015]附圖中，
[0016]圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的兩階段鍛造方法，用于在第一階段中制備活塞 軸；
[0017]圖2示例性示出了根據(jù)本發(fā)明的兩階段鍛造方法第二鍛造階段的圖示；
[0018]圖3示例性示出了如圖1中所示的圖示，但在第一鍛造階段期間，具有單獨的封閉 的第二鍛造模；
[0019]圖4示例性示出了如圖2中所示的圖示，但在第二鍛造階段期間，具有散布的兩部 分的第二鍛造模。
【具體實施方式】
[0020]根據(jù)圖1至圖4，示出了用于制造活塞或活塞軸I的鍛造方法，該活塞或活塞軸I 具有兩個軸壁2和兩個套筒壁3，套筒壁3與所述軸壁2連接。圖1和圖2分別分成左側(cè)半 圖和右側(cè)半圖，該左側(cè)半圖示出了與銷的軸線4正交的截面圖，且該右側(cè)半圖示出了與銷 的軸線4平行的截面圖。作為對比，圖3和圖4分別示出了與銷的軸線4平行的完整截面 圖。
[0021]圖1和圖3分別示出了根據(jù)本發(fā)明包括兩個階段的鍛造方法的第一鍛造階段，而 圖2和圖4分別示出了相關(guān)的第二鍛造階段。根據(jù)本發(fā)明，在第一鍛造階段/階段(比較 圖1和圖3)，第一鍛造模5用于鍛造軸壁2為朝外至少輕微地呈錐形，并鍛造套筒壁3具有 轂內(nèi)側(cè)7和轂外側(cè)8，該轂內(nèi)側(cè)7與活塞軸線6基本平行，且該轂外側(cè)8指向自由端，在這種 情況下它是朝下且朝內(nèi)的。在根據(jù)圖3和圖4的截面圖中不能看到軸壁2，因為它們位于 圖片平面的上方和下方。在根據(jù)本發(fā)明的鍛造方法的第二鍛造階段/階段(比較圖2和圖 4)，第二鍛造模9用于以如下方式使套筒壁3再成型，其轂內(nèi)側(cè)8指向與活塞軸線6基本平 行或輕微朝外(比較圖2的虛線)，且其轂內(nèi)側(cè)7指向自由端，這在該情況下是朝下且朝上 的。在利用第二鍛造模9使套筒壁3再成型的過程中，將軸壁2同時收縮至基本與活塞軸 線6平行的位置處，從而限定活塞軸I的外徑。
[0022]通常，用根據(jù)本發(fā)明的鍛造方法當(dāng)然能只鍛造一個活塞軸I或活塞下部或其他完 整的活塞。在再成型的過程中，即在第二鍛造階段期間利用第二鍛造模9使套筒壁3變寬 的過程中，通過使套筒壁3變寬直至它們抵靠第二鍛造模9的外側(cè)面10，平行于活塞軸線6 來使軸壁2朝內(nèi)收縮。在圖2的截面圖中，與第一鍛造模5的外側(cè)面10’相比，該外側(cè)面10 沒有錐形走向，但與活塞軸線6基本平行。
[0023]在相應(yīng)的鍛造階段期間，將第一鍛造模5和第二鍛造模9壓靠在模11上，活塞軸 I位于鍛造模5、9以及模11之間，或者在整個鍛造過程中保留在模11中，即容納該模的鍛 造裝置12中，或者在用第一鍛造模5鍛造和用第二鍛造模9鍛造之間，即第一鍛造階段和 第二鍛造階段之間被取出并加熱。當(dāng)然，完成第一鍛造階段后在鍛造裝置12中的直接加熱 也是容易想到的。
[0024]活塞軸I例如可由鋁合金、鎂合金、陶瓷或鐵類材料以及也日益容易想到的塑料 鍛造。為了使由鋁合金鍛造的活塞軸I硬化并回火，鋁合金然后可被退火和/或回火，特別 是進(jìn)行已知為T7熱處理的。在這種通常發(fā)生在淬火之后的熱處理的情況下，以超飽和形式存在于金屬結(jié)構(gòu)中的外來原子應(yīng)通過擴(kuò)散為分散性沉淀物沉淀出來。在預(yù)先已完成的例如 在油或水中的淬火過程中，與應(yīng)當(dāng)和室溫下的平衡狀態(tài)相對應(yīng)相比，更多的外來原子溶解 于金屬結(jié)構(gòu)中。該應(yīng)力狀態(tài)可通過隨后的回火或熱處理減輕。
[0025]如果觀察到圖4的第二鍛造模9，可看出其形成為分離的鍛造模，例如圖3的第一 鍛造模。根據(jù)圖3進(jìn)行第一鍛造階段，類似于圖1的第一鍛造階段，轂內(nèi)側(cè)7形成為與活塞 軸線6平行，且轂外側(cè)8傾斜地朝外及朝內(nèi)走向。在隨后的第二鍛造階段中，第一鍛造模5 被第二鍛造模9取代，第二鍛造模9通過例如利用邊緣13散布使套筒壁3變形，使得其轂 外側(cè)8平行于活塞軸線6走向，且其轂內(nèi)側(cè)7相對其傾斜走向。同時，軸壁2朝內(nèi)收縮，然 而，這并未基于圖3和圖4的所選截面圖不出。
[0026]利用根據(jù)本發(fā)明的方法以及根據(jù)本發(fā)明的鍛造裝置12，特別能相對簡單經(jīng)濟(jì)地制 得具有斜的套筒壁3的活塞和活塞軸1，借助于該斜的套筒壁3，能實現(xiàn)材料節(jié)約，由此實現(xiàn)
重量減輕。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造活塞或活塞軸(I)的鍛造方法，所述活塞或活塞軸(I)具有兩個軸壁(2)以及與所述軸壁(2)連接的套筒壁(3)，其中:第一鍛造模(5)用于鍛造所述軸壁(2)為朝外至少輕微地呈錐形，以及具有轂內(nèi)側(cè)(7) 和轂外側(cè)⑶的所述套筒壁(3)，所述轂內(nèi)側(cè)(7)基本平行于活塞軸線(6)走向，或者向底 部朝外輕微地傾斜布置，所述轂外側(cè)(8)至少輕微地朝內(nèi)指向自由端；第二鍛造模(9)用于使所述套筒壁(3)再成型，以使得所述套筒壁(3)的轂外側(cè)(8) 基本平行于所述活塞軸線(6)走向，或者朝外輕微地傾斜走向，且所述套筒壁(3)的轂內(nèi)側(cè)(7)朝外向所述自由端走向；在利用所述第二鍛造模(9)使所述套筒壁(3)再成型的過程中，所述軸壁(2)同時收 縮至與所述活塞軸線(6)基本平行的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在利用所述第二鍛造模(9)使所述套筒壁(3)再成型的過程中，所述軸壁(2)抵靠與 所述活塞軸線(6)基本平行的所述第二鍛造模(9)的側(cè)面(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在鍛造期間，所述第一和第二鍛造模(5，9)被壓靠在模(11)上，其中在整個鍛造過程 期間，位于所述鍛造模(5，9)以及所述模(11)之間的所述活塞軸(I)保留在所述模(11)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，在用所述第一鍛造模(5)鍛造和用所述第二鍛造模(9)鍛造之間加熱待鍛造的活塞軸⑴。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述活塞軸(I)由鋁合金、鎂合金、陶瓷或鐵類材料鍛造。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，所述活塞軸(I)由鋁合金鍛造，然后進(jìn)行退火和/或回火，特別進(jìn)行17熱處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，還與所述活塞軸(I) 一起鍛造活塞頭部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，至少所述第二鍛造模(9)被形成為獨立的鍛造模，并特別利用邊緣(13)散布以使所述 套筒壁(3)再成型。
9.一種用于多部分活塞或接合活性的活塞軸(I)，用根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述 的方法制造。
10.一種單部分活塞(I)，用根據(jù)權(quán)利要求1?8中任一項所述的方法制造。
11.一種鍛造裝置(12)，用于實施根據(jù)權(quán)利要求1?8中任一項所述的方法，所述鍛造 裝置(12)包括模(11)、第一鍛造模(5)以及第二鍛造模(9)。
【文檔編號】B21K1/18GK103596711SQ201280027439
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月27日
【發(fā)明者】沃爾夫?qū)ひ敛祭? 申請人:馬勒國際有限公司
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