專利名稱：一種活塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種活塞。
背景技術(shù)：
目前，用于汽車、工程機(jī)械、內(nèi)燃機(jī)車及船用發(fā)動機(jī)都向低摩擦、高功率、低排放、 高強(qiáng)化方向發(fā)展?；钊遣裼蜋C(jī)的關(guān)鍵零件，長期在高溫、高負(fù)荷和潤滑不良的情況下工作，承受著周期交變的機(jī)械負(fù)荷與熱負(fù)荷，是柴油機(jī)中故障發(fā)生最多的零部件之一。長期以來一直是重型柴油機(jī)設(shè)計研究關(guān)注的重點?；钊O(shè)計是否合理，直接影響到柴油機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和使用壽命。在柴油機(jī)中的各項指標(biāo)中，摩擦損失功率是制約其高功率的一個重要因素，指的是柴油機(jī)為克服各運(yùn)動部件之間的摩擦而消耗的功率。摩擦損失功率Nmf約為指示功率Ni 的10 15%，其中最大的一項是活塞、活塞環(huán)與氣缸套之間的摩擦損失，約占整個摩擦損失功率Nmf的55 65%。摩擦損失功率Nmf與摩擦面上的單位壓力、表面線速度、材料、潤滑油質(zhì)量及粘度、表面加工精度及裝配質(zhì)量有關(guān)。在機(jī)械損失中，由于摩擦損失所占的比例很大，所以采取措施減少摩擦損失是提高柴油機(jī)有效指標(biāo)的重要方向。當(dāng)前，大功率、高負(fù)荷的發(fā)動機(jī)活塞，采用鋼頂鋁裙結(jié)構(gòu)活塞(活塞頭部采用鍛鋼或鑄鋼，裙部采用鍛鋁或鑄鋁制造，通過螺栓鏈接成一體)、鉸接擺體式活塞(活塞頭部采用鍛鋼或鑄鋼，裙部采用鍛鋁或鑄鋁制造，通過活塞銷鏈接成一體)、鍛鋼或鑄鋼整體(焊接)式活塞來設(shè)計，滿足發(fā)動機(jī)的要求。但是以上幾種結(jié)構(gòu)的活塞都存在工藝復(fù)雜，成本過高(包括制造成本和材料成本)，活塞重量偏重、早期磨損等問題。鑄造鋁活塞具有足夠的強(qiáng)度、剛度和可靠性，同時有良好的工作性能、較輕的重量和較好的工藝性，目前依然是發(fā)動機(jī)活塞的首選。但是鋁質(zhì)活塞不能滿足發(fā)動機(jī)高功率、高強(qiáng)化、低排放的要求的問題，所以，如何提供一種結(jié)構(gòu)較簡單，成本低廉，能廣泛應(yīng)用于發(fā)動機(jī)高功率、高強(qiáng)化、低排放、低摩擦的要求的活塞是當(dāng)前本領(lǐng)域亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種活塞，以克服現(xiàn)有技術(shù)中由于活塞和氣缸的摩擦損失功率Nmf過大的問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案一種活塞，包括活塞本體，所述活塞本體裙部長軸兩側(cè)正壓面設(shè)有楔形凹槽；鑲嵌所述楔形凹槽處的碳復(fù)合纖維塊。優(yōu)選的，上述活塞中，所述活塞本體為整體鑄造成型。優(yōu)選的，上述活塞中，所述楔形凹槽的楔形角度小于等于75°。優(yōu)選的，上述活塞中，所述碳復(fù)合纖維塊為石墨纖維塊。經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，本發(fā)明公開了一種活塞，其活塞裙部與氣缸配合摩擦的接觸面結(jié)構(gòu)為碳復(fù)合纖維，其含碳量在90%以上，屬于固體潤滑劑，具有耐磨、耐高溫、耐腐蝕、且不易變形等特性。由于其具有自潤滑功能，所以減小了活塞與氣缸的摩擦阻力，進(jìn)而降低了摩擦損失功率，提高了活塞功率，使其能夠滿足發(fā)動機(jī)高功率、高強(qiáng)化、低排放的要求。并由于該結(jié)構(gòu)比整體為鋁合金的結(jié)構(gòu)重量輕(碳復(fù)合纖維含碳量在一般都在90%以上，其密度1. 80低于的鋁合金2. 77)，進(jìn)而往復(fù)運(yùn)動慣性力就相應(yīng)比其他鋁合金結(jié)構(gòu)小，摩擦損失功率相應(yīng)減小，從而提高了發(fā)動機(jī)的效率。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實施例公開的楔形碳復(fù)合纖維塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例公開的活塞本體剖面圖；圖3為本發(fā)明實施例公開的活塞A-A截面圖；圖4為本發(fā)明實施例公開的活塞整體結(jié)構(gòu)剖面圖；圖5為本發(fā)明實施例公開的活塞整體A-A截面圖。
具體實施例方式本發(fā)明公開本一種活塞，其活塞裙部與氣缸配合摩擦的接觸面結(jié)構(gòu)為碳復(fù)合纖維塊，由于該碳復(fù)合纖維塊具有自潤滑功能，所以減小了活塞與氣缸的摩擦阻力，進(jìn)而降低了摩擦損失功率，提高了活塞功率，使其能夠滿足發(fā)動機(jī)高功率、高強(qiáng)化、低排放的要求。下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。請參閱附圖2和4，本發(fā)明公開的一種活塞，包括活塞本體1，活塞本體1裙部長軸兩側(cè)正壓面設(shè)有楔形凹槽2 ；鑲嵌楔形凹槽2處的碳復(fù)合纖維塊3鑲嵌楔形凹槽處的碳復(fù)合纖維。該結(jié)構(gòu)中，兩塊碳復(fù)合纖維塊3與氣缸接觸，并且與氣缸摩擦，由于碳復(fù)合纖維塊 3 —般含碳量都在90%以上，其屬于固體潤滑劑，具有耐磨、耐高溫、耐腐蝕、且不易變形等特性。由于其具有自潤滑功能，所以減小了活塞與氣缸的摩擦阻力，進(jìn)而降低了摩擦損失功率，提高了活塞功率，使其能夠滿足發(fā)動機(jī)高功率、高強(qiáng)化、低排放的要求。并由于該結(jié)構(gòu)比整體為鋁合金的結(jié)構(gòu)重量輕(碳復(fù)合纖維含碳量在一般都在90 %以上，其密度1. 80低于的鋁合金2. 77)，進(jìn)而往復(fù)運(yùn)動慣性力就相應(yīng)比其他鋁合金結(jié)構(gòu)小，摩擦損失功率相應(yīng)減小， 從而也提高了發(fā)動機(jī)的效率。為了進(jìn)一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，活塞本體1為整體鑄造成型。先制作帶有楔形凹槽的模具，再利用該模具直接把活塞本體1鑄造成型。相對于先加工成完整的活塞結(jié)構(gòu)，然后再對活塞本體1裙部長軸兩側(cè)正壓面加工楔形凹槽2的方法不僅節(jié)約成本，還節(jié)省了時間，提高了生產(chǎn)效率。為了進(jìn)一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，楔形凹槽2的楔形角度小于等于75°如果該角度比較大的話，碳復(fù)合纖維塊3與活塞本體1的夾緊力度就會隨著角度的增大而逐漸減小。為了保證該夾緊力度，楔形凹槽2的楔形角度小于等于75°。為了進(jìn)一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，碳復(fù)合纖維塊3可以石墨纖維塊，石墨纖維塊是含碳量99 %以上，其結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度高模量，耐熱沖擊好，熱膨脹系數(shù)小，在無氧下可耐 3500°C，抗燃性和導(dǎo)電性優(yōu)良，耐腐蝕等，完全可以勝任該處需要達(dá)到的強(qiáng)度、耐熱各種指標(biāo)。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種活塞，其特征在于，包括活塞本體(1)，所述活塞本體(1)裙部長軸兩側(cè)正壓面設(shè)有楔形凹槽O)； 鑲嵌所述楔形凹槽( 處的碳復(fù)合纖維塊(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞本體(1)為整體鑄造成型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述楔形凹槽O)的楔形角度小于等于 75°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述碳復(fù)合纖維塊(3)為石墨纖維塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種活塞，包括活塞本體(1)，所述活塞本體(1)裙部長軸兩側(cè)正壓面設(shè)有楔形凹槽(2)；鑲嵌所述楔形凹槽(2)處的碳復(fù)合纖維塊(3)。由于碳復(fù)合纖維塊(3)具有自潤滑功能，減小了活塞與氣缸的摩擦阻力，進(jìn)而降低了摩擦損失功率，提高了活塞功率，使發(fā)動機(jī)達(dá)到高功率、高強(qiáng)化、低排放的要求。
文檔編號F02F3/00GK102418619SQ20111045593
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者向瑾, 張軼, 楊志勇 申請人:湖南江濱機(jī)器(集團(tuán))有限責(zé)任公司