CN205714457U - 钛铝复合结构的内燃机活塞 - Google Patents

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宋洪海
钟军
闫东辉
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Abstract

一种钛铝复合结构的内燃机活塞，包括活塞外壁以及内壁砂芯，其技术要点是：所述活塞外壁由外向内依次为陶瓷层、钛金属层、铝合金层。从根本上解决了现有发动机活塞强度低、使用寿命短、噪音大等问题，其具有生产效率高、使用寿命长等优点。

Description

钛铝复合结构的内燃机活塞
技术领域
本实用新型属于内燃机制造领域，具体说是一种钛铝复合结构的内燃机活塞，其主要适用于大功率发动机。
背景技术
在内燃机(汽油机、柴油机、煤气机的统称)中，活塞被称为内燃机的“心脏”，它是一个在高温、高压摩擦下承受反复交变载荷的关键运动件，是工作强度最大的零件之一，所处的工作环境最为恶劣。内燃机活塞顶部与高温、高压燃气接触，工作温度高，热负荷大;其裙部与气缸壁接触，处于高速运动状态，润滑条件差。一般活塞顶部温度可达300℃以上，根据不同的机型，工作压力3MPa~15MPa，平均移动速度6m/s到15m/s。故要求活塞材料具备以下几点：具有高温强度，比较小的热膨胀系数以便使活塞与气缸之间在各种情况下都有合适的间隙并且减少机器运行的噪声，吸热性差，导热性好，密度要小，以减少活塞的质量和运动的惯力，具有良好的耐腐蚀、耐磨和低摩擦系数，降低摩擦损失延长使用寿命。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种钛铝复合结构的内燃机活塞，从根本上解决了现有发动机活塞强度低、使用寿命短、噪音大等问题，其具有生产效率高、使用寿命长等优点。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：该铝复合结构的内燃机活塞包括活塞外壁以及内壁砂芯，其技术要点是：所述活塞外壁由外向内依次为陶瓷层、钛金属层、铝合金层。
所述陶瓷层选自氮化钛或碳化钛或碳氮化钛或碳化钨。
本实用新型还提供了一种钛铝复合结构的内燃机活塞的制造方法，其技术要点是，包括以下步骤：
步骤1）制作钛板圆片，在油压机拉伸模具拉伸活成筒状后，反向拉伸活塞顶凹弧坑，得到活塞毛坯；
步骤2）在车床上加工端面；
步骤3）在筒壁内表面吹沙、热浸镀铝；
步骤4）制作镶铸内壁砂芯；
步骤5）组装活塞毛坯与砂芯；
步骤6）浇铸铝合金内壁后，机械加工活塞；
步骤7）对表面进行抛光、离子镀陶瓷膜，即得成品。
所述陶瓷膜选自氮化钛或碳化钛或碳氮化钛或碳化钨。
本实用新型的有益效果：钛合金的密度4.51g/cm3，质量是铝合金的1.67倍，是铸铁的60%；强度是铝合金3~4倍，是铸铁1.5倍；在高温高压的条件下，钛铝复合结构比铝合金和铸铁有很大优势。钛合金高温强度优于铝合金和铸铁，膨胀系数低，在2.4*10^-9/℃，铝合金热膨胀系数在1.881*10^-5/℃，铸铁在1.2*10^-5/℃。钛铝复合结构用来制造内燃机活塞，可以弥补铝合金、铸铁的不足。钛铝复合结构活塞可提高活塞强度、减重50%、减少了惯性力，提高了抗热负荷能力，能承受较高的爆发压力，可提高升功率。升功率（kw/l）体现发动机品质高低主要是看动力性和经济性，也就是说发动机要具有较好的功率、良好的加速性和较低的燃料消耗量。钛铝复合裙，能补偿不均匀的热变形，能够将活塞顶部的热量快速传递出去；裙部与缸套间的配缸间隙小，导向性能非常好，降低噪音。活塞可以通过技术处理得到优良的耐腐蚀、耐磨损的金属陶瓷表面。在筒壁内表面吹沙、热浸镀铝，便于镶铸铝合金内层钛金属与铝合金复合层结合牢固。成本费用为256元，市场售价为700元，毛利率可达50%。
附图说明
图1为本实用新型外壁的剖视结构示意图；
图2为本实用新型砂芯的剖视结构示意图。
附图标记说明：1活塞外壁、2凹弧坑、3销孔、4砂芯。
具体实施方式
以下结合图1~2，通过具体实施例详细说明本实用新型的内容。该钛铝复合结构的内燃机活塞包括带有凹弧坑2和销孔3的活塞外壁1以及与活塞外壁相配合的内壁砂芯4，活塞外壁由外向内依次为陶瓷层、钛金属层、铝合金层。陶瓷层选自氮化钛或碳化钛或碳氮化钛或碳化钨。
该钛铝复合结构的内燃机活塞的制造方法，包括以下步骤：
步骤1）制作300mm*300mm的钛板圆片，在油压机拉伸模具拉伸活成筒状后，反向拉伸活塞顶凹弧坑，得到活塞毛坯；
步骤2）在车床上车平端面；
步骤3）在筒壁内表面吹沙、热浸镀铝；
步骤4）制作镶铸内壁砂芯；
步骤5）组装活塞毛坯与砂芯；
步骤6）浇铸铝合金内壁后，机械加工活塞；
步骤7）对表面进行抛光、离子镀陶瓷膜，即得成品。陶瓷膜选自氮化钛或碳化钛或碳氮化钛或碳化钨。

Claims (2)

1.一种钛铝复合结构的内燃机活塞，包括活塞外壁以及内壁砂芯，其特征在于：所述活塞外壁由外向内依次为陶瓷层、钛金属层、铝合金层。
2.根据权利要求1所述的钛铝复合结构的内燃机活塞，其特征在于：所述陶瓷层选自氮化钛或碳化钛或碳氮化钛或碳化钨。
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CN105804881A (zh) * 2016-04-25 2016-07-27 沈阳和世泰钛金属应用技术有限公司 钛铝复合结构的内燃机活塞

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TR01 Transfer of patent right

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Address after: Hunnan District of Shenyang City, Liaoning province 110000 new long street, room 105 No. 10-1

Patentee after: Shenyang Titanium Equipment Manufacturing Co., Ltd.

Address before: 110000 25-3, Guangchang Road, Shenhe District, Liaoning, Shenyang, China 3-3-2

Patentee before: Yan Gengxu