專利名稱:鈦鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)活塞的制作方法
【專利摘要】一種鈦鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)活塞，包括活塞外壁以及內(nèi)壁砂芯，其技術(shù)要點(diǎn)是：所述活塞外壁由外向內(nèi)依次為陶瓷層、鈦金屬層、鋁合金層。從根本上解決了現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)活塞強(qiáng)度低、使用壽命短、噪音大等問題，其具有生產(chǎn)效率高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
鈦鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)活塞
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于內(nèi)燃機(jī)制造領(lǐng)域，具體說是一種鈦鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)活塞，其主要適用于大功率發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]在內(nèi)燃機(jī)(汽油機(jī)、柴油機(jī)、煤氣機(jī)的統(tǒng)稱)中，活塞被稱為內(nèi)燃機(jī)的“心臟”，它是一個(gè)在高溫、高壓摩擦下承受反復(fù)交變載荷的關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)件，是工作強(qiáng)度最大的零件之一，所處的工作環(huán)境最為惡劣。內(nèi)燃機(jī)活塞頂部與高溫、高壓燃?xì)饨佑|，工作溫度高，熱負(fù)荷大;其裙部與氣缸壁接觸，處于高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，潤(rùn)滑條件差。一般活塞頂部溫度可達(dá)300 °C以上，根據(jù)不同的機(jī)型，工作壓力3MPa?15MPa，平均移動(dòng)速度6m/s到15m/s。故要求活塞材料具備以下幾點(diǎn):具有高溫強(qiáng)度，比較小的熱膨脹系數(shù)以便使活塞與氣缸之間在各種情況下都有合適的間隙并且減少機(jī)器運(yùn)行的噪聲，吸熱性差，導(dǎo)熱性好，密度要小，以減少活塞的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)的慣力，具有良好的耐腐蝕、耐磨和低摩擦系數(shù)，降低摩擦損失延長(zhǎng)使用壽命。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種鈦鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)活塞，從根本上解決了現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)活塞強(qiáng)度低、使用壽命短、噪音大等問題，其具有生產(chǎn)效率高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案:該鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)活塞包括活塞外壁以及內(nèi)壁砂芯，其技術(shù)要點(diǎn)是:所述活塞外壁由外向內(nèi)依次為陶瓷層、鈦金屬層、招合金層。
[0005]所述陶瓷層選自氮化鈦或碳化鈦或碳氮化鈦或碳化鎢。
[0006]本實(shí)用新型還提供了一種鈦鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)活塞的制造方法，其技術(shù)要點(diǎn)是，包括以下步驟:
[0007]步驟I)制作鈦板圓片，在油壓機(jī)拉伸模具拉伸活成筒狀后，反向拉伸活塞頂凹弧坑，得到活塞毛坯；
[0008]步驟2)在車床上加工端面；
[0009]步驟3)在筒壁內(nèi)表面吹沙、熱浸鍍鋁；
[0010]步驟4)制作鑲鑄內(nèi)壁砂芯；
[0011]步驟5)組裝活塞毛坯與砂芯；
[0012]步驟6)澆鑄鋁合金內(nèi)壁后，機(jī)械加工活塞；
[0013]步驟7)對(duì)表面進(jìn)行拋光、離子鍍陶瓷膜，即得成品。
[0014]所述陶瓷膜選自氮化鈦或碳化鈦或碳氮化鈦或碳化鎢。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果:鈦合金的密度4.51g/cm3，質(zhì)量是鋁合金的1.67倍，是鑄鐵的60%;強(qiáng)度是鋁合金3?4倍，是鑄鐵1.5倍;在高溫高壓的條件下，鈦鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)比鋁合金和鑄鐵有很大優(yōu)勢(shì)。鈦合金高溫強(qiáng)度優(yōu)于鋁合金和鑄鐵，膨脹系數(shù)低，在2.4*10~-9/°C，鋁合金熱膨脹系數(shù)在1.881*10~-5/°(:，鑄鐵在1.2*10~-5/°(:。鈦鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)用來制造內(nèi)燃機(jī)活塞，可以彌補(bǔ)鋁合金、鑄鐵的不足。鈦鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)活塞可提高活塞強(qiáng)度、減重50%、減少了慣性力，提尚了抗熱負(fù)荷能力，能承受$父尚的爆發(fā)壓力，可提尚升功率。升功率(kw/1)體現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)品質(zhì)高低主要是看動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，也就是說發(fā)動(dòng)機(jī)要具有較好的功率、良好的加速性和較低的燃料消耗量。鈦鋁復(fù)合裙，能補(bǔ)償不均勻的熱變形，能夠?qū)⒒钊敳康臒崃靠焖賯鬟f出去;裙部與缸套間的配缸間隙小，導(dǎo)向性能非常好，降低噪音?；钊梢酝ㄟ^技術(shù)處理得到優(yōu)良的耐腐蝕、耐磨損的金屬陶瓷表面。在筒壁內(nèi)表面吹沙、熱浸鍍鋁，便于鑲鑄鋁合金內(nèi)層鈦金屬與鋁合金復(fù)合層結(jié)合牢固。成本費(fèi)用為256元，市場(chǎng)售價(jià)為700元，毛利率可達(dá)50%。
【附圖說明】

[0016]圖1為本實(shí)用新型外壁的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型砂芯的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]附圖標(biāo)記說明:I活塞外壁、2凹弧坑、3銷孔、4砂芯。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合圖1?2，通過具體實(shí)施例詳細(xì)說明本實(shí)用新型的內(nèi)容。該鈦鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)活塞包括帶有凹弧坑2和銷孔3的活塞外壁I以及與活塞外壁相配合的內(nèi)壁砂芯4，活塞外壁由外向內(nèi)依次為陶瓷層、鈦金屬層、鋁合金層。陶瓷層選自氮化鈦或碳化鈦或碳氮化鈦或碳化鎢。
[0020]該鈦鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)活塞的制造方法，包括以下步驟:
[0021 ]步驟I)制作300mm*300mm的鈦板圓片，在油壓機(jī)拉伸模具拉伸活成筒狀后，反向拉伸活塞頂凹弧坑，得到活塞毛坯；
[0022]步驟2)在車床上車平端面；
[0023]步驟3)在筒壁內(nèi)表面吹沙、熱浸鍍鋁；
[0024]步驟4)制作鑲鑄內(nèi)壁砂芯；
[0025]步驟5)組裝活塞毛坯與砂芯；
[0026]步驟6)澆鑄鋁合金內(nèi)壁后，機(jī)械加工活塞；
[0027]步驟7)對(duì)表面進(jìn)行拋光、離子鍍陶瓷膜，即得成品。陶瓷膜選自氮化鈦或碳化鈦或碳氮化鈦或碳化鎢。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鈦鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)活塞，包括活塞外壁以及內(nèi)壁砂芯，其特征在于:所述活塞外壁由外向內(nèi)依次為陶瓷層、鈦金屬層、鋁合金層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)活塞，其特征在于:所述陶瓷層選自氮化鈦或碳化鈦或碳氮化鈦或碳化鎢。
【文檔編號(hào)】F02F3/00GK205714457SQ201620352416
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月25日
【發(fā)明人】宋洪海, 鐘軍, 閆東輝
【申請(qǐng)人】沈陽和世泰鈦金屬應(yīng)用技術(shù)有限公司