用于生產(chǎn)用于內(nèi)燃機(jī)的活塞的方法以及通過(guò)所述方法生產(chǎn)的活塞的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)用于內(nèi)燃機(jī)的活塞的方法，活塞具有活塞主體和活塞環(huán)部件，其中，活塞主體具有帶圓蓋的燃燒槽并且具有裝備有凸臺(tái)鏜孔的活塞凸臺(tái)，活塞凸臺(tái)依靠運(yùn)行表面彼此連接，其中，活塞環(huán)段具有活塞頂，環(huán)繞著火部以及環(huán)繞環(huán)段，并且其中，活塞主體和活塞環(huán)段形成環(huán)繞冷卻導(dǎo)管。本發(fā)明還涉及一種能夠依靠該方法生產(chǎn)的活塞。
【背景技術(shù)】
[0002]從德國(guó)專利申請(qǐng)10 2011 013 141A1和DE10 2011 013 067A1公知一種用于生產(chǎn)活塞的方法，在該方法中，活塞主體的坯件通過(guò)在燃燒槽的整個(gè)區(qū)域中鍛造完成。因而在二次加工處理中沒(méi)有涉及燃燒槽的輪廓。
[0003]但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在坯件的焊接期間活塞主體的局部加熱導(dǎo)致微結(jié)構(gòu)的改變以及材料中應(yīng)力的損耗，這具有的效應(yīng)是，燃燒槽的幾何形狀因而體積改變。因此，在完成的活塞中燃燒槽的體積會(huì)相當(dāng)大地偏離預(yù)定值。因?yàn)槿紵凼峭ㄟ^(guò)鍛造完成，所以不再可能有額外切割機(jī)加工。這尤其適用于具有復(fù)雜幾何形狀的燃燒槽。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是進(jìn)一步發(fā)展通用方法，使得甚至在復(fù)雜幾何形狀的情形下，以盡可能簡(jiǎn)單的方式，在完成的活塞中燃燒槽的體積在預(yù)定容差范圍內(nèi)。
[0005]解決方案包括:在步驟a)，在活塞主體的坯件的生產(chǎn)期間，完全生產(chǎn)圓蓋區(qū)域外側(cè)的燃燒槽的輪廓，多余材料形成在燃燒槽的圓蓋區(qū)域中，以及在步驟e)，移除燃燒槽的圓蓋區(qū)域中的這種多余材料量以導(dǎo)致燃燒槽的預(yù)定體積。
[0006]本發(fā)明還涉及依靠根據(jù)本發(fā)明的方法可生產(chǎn)的活塞。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于，在通過(guò)變形處理來(lái)生產(chǎn)活塞主體期間，多余材料形成在燃燒槽的圓蓋區(qū)域中，而完全生產(chǎn)燃燒槽的剩余區(qū)域，也即是說(shuō)不要求進(jìn)一步二次加工。通過(guò)移除特定量的多余材料，在焊接坯件之后能夠精確地設(shè)定燃燒槽的預(yù)定體積，不需要操縱圓蓋區(qū)域外側(cè)的燃燒槽的幾何形狀。
[0008]有利的改進(jìn)將見(jiàn)于從屬權(quán)利要求。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的方法的改進(jìn)提供了，在步驟e)，為了檢查燃燒槽的體積，在移除圓蓋區(qū)域中的多余材料期間，檢測(cè)燃燒槽的現(xiàn)存最低點(diǎn)，施加垂直運(yùn)行至活塞中央軸線的平面至所述最低點(diǎn)，所述平面被用作用于活塞頂?shù)木庸さ拈_(kāi)始點(diǎn)。
[0010]有利設(shè)置的是，在步驟c)，冷卻導(dǎo)管區(qū)域形成在坯件中和/或被精加工，因?yàn)樵诤附优骷罄鋮s導(dǎo)管區(qū)域不再是可訪問(wèn)的。
[0011]此外有利的是，如果，在步驟c)，在活塞主體的坯件中，內(nèi)部空間被精加工，用于冷卻油的入口和出口開(kāi)口形成在冷卻導(dǎo)管區(qū)域中。為了此目的，活塞主體比焊接的活塞主體更容易處理。
[0012]此外，基于相同考慮，提倡的是，在步驟c)，在活塞主體的坯件和/或活塞環(huán)部件的坯件中，預(yù)加工出外徑，和/或在活塞環(huán)部件的坯件上，預(yù)加工出活塞頂，和/或在活塞主體的坯件中，預(yù)加工出活塞凸臺(tái)。
[0013]優(yōu)選改進(jìn)提供的是，在步驟e)，在已經(jīng)精加工活塞頂之后將凸臺(tái)鏜孔形成在活塞凸臺(tái)中。因?yàn)榛钊膲嚎s高度由活塞頂以及凸臺(tái)鏜孔的中央軸線之間的距離限定，所以能夠以特別簡(jiǎn)單的方式獲得完成的活塞的預(yù)定壓縮高度。
[0014]可以選擇各種變形方法用于生產(chǎn)活塞主體的坯件。坯件可以通過(guò)1200°C至1300°C熱作業(yè)而鍛造并且隨后遭受冷校準(zhǔn)。坯件還可以通過(guò)1200°C至1300°C熱作業(yè)而鍛造并且隨后遭受最高150°C溫度的冷作業(yè)。此外坯件可以通過(guò)600°C至900°C溫作業(yè)而鍛造。此外，在溫作業(yè)之后，坯件可以遭受最高150°C溫度的冷作業(yè)。最后，坯件可以通過(guò)最高150 °C冷作業(yè)而鍛造。
【附圖說(shuō)明】
[0015]基于附隨的附圖下文將更詳細(xì)地討論本發(fā)明的示范實(shí)施例，在不成比例的示意圖中在每個(gè)情況下:
[0016]圖1示出了依靠根據(jù)本發(fā)明的方法生產(chǎn)的活塞的示范實(shí)施例；
[0017]圖2示出了在每個(gè)情況下用于圖1的活塞的活塞主體以及活塞環(huán)部件的一個(gè)坯件的第一示范實(shí)施例；
[0018]圖3示出了在已經(jīng)執(zhí)行預(yù)機(jī)加工之后圖2的坯件；
[0019]圖4示出了由圖3的預(yù)加工的坯件所形成的焊接活塞主體；
[0020]圖5示出了具有用于活塞下部分的預(yù)加工坯件的另一實(shí)施例的焊接活塞主體的示范實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0021]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的活塞10的示范實(shí)施例?；钊?0具有活塞主體11，活塞主體11具有燃燒槽12，燃燒槽12裝備有中央圓蓋13。此外作為公知方式，活塞主體11具有帶凸臺(tái)鏜孔15的活塞凸臺(tái)14，凸臺(tái)鏜孔15用于接收活塞銷(未圖示)，以及活塞主體11具有內(nèi)部空間24。活塞凸臺(tái)14依靠運(yùn)行表面16彼此連接。
[0022]此外活塞10具有活塞環(huán)部件17，活塞環(huán)部件17具有活塞頂18、環(huán)繞著火部19以及環(huán)繞環(huán)段21，環(huán)繞環(huán)段21具有環(huán)形槽以用于接收活塞環(huán)(未圖示)。具有用于冷卻油(未圖示)的入口和出口開(kāi)口的環(huán)繞冷卻導(dǎo)管22設(shè)置在環(huán)段21的水平上。
[0023]在提出的示范實(shí)施例中，活塞主體11和活塞環(huán)部件17依靠焊接處理(例如電光束焊接或者激光焊接)彼此連接。
[0024]活塞主體11由能夠遭受變形處理的材料生產(chǎn)。該材料典型地為回火鋼，例如42CrMo4 或者 AFP 鋼諸如 38MnVS6。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的意圖是生產(chǎn)活塞10，活塞10的燃燒槽12具有在預(yù)定容差范圍內(nèi)的體積。本發(fā)明的意圖是為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)而不管燃燒槽的幾何形狀，使得在完成生產(chǎn)處理之后甚至復(fù)雜幾何形狀的燃燒槽也具有在預(yù)定容差范圍內(nèi)的體積。本發(fā)明的意圖是，依靠根據(jù)本發(fā)明的方法，甚至對(duì)于相對(duì)活塞中央軸線徑向偏置的燃燒槽或者傾斜布置的燃燒槽，能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的目標(biāo)。
[0026]為了該目的，如圖2所示，情況首先是生產(chǎn)用于活塞主體11和活塞環(huán)部件17的坯件。在示范實(shí)施例中，用于活塞主體11的坯件11’已經(jīng)進(jìn)一步依靠1200°至1300°的熱成型處理和后續(xù)冷校準(zhǔn)(在室溫下按壓坯件11’的表面)被處理。
[0027]在示范實(shí)施例中，除了繞著圓蓋13的圓蓋區(qū)域13a，燃燒槽12的幾何形狀通過(guò)鍛造完成。這意味著，除了圓蓋區(qū)域13a，為了生產(chǎn)最終的活塞10不需要二次加工燃燒槽12。
[0028]重要的是，在鍛造處理之后，圓蓋區(qū)域13a具有適當(dāng)量的多余材料23，以使得能夠根據(jù)本發(fā)明精確地設(shè)定燃燒槽12的體積(在該方面，進(jìn)一步參見(jiàn)下文)。
[0029]活塞環(huán)部件17的坯件17’可以由任何合適的材料生產(chǎn)，例如通過(guò)變形或者鑄造。
[0030]如圖3所示，在鍛造處理之后，坯件11’、17’將被預(yù)加工以形成加工坯件11”、17”。在坯件11’、17’兩者上，例如能夠預(yù)加工外徑。
[0031]在用于活塞主體11的坯件11’上，還能夠預(yù)加工凸臺(tái)區(qū)域。最后，能夠精加工內(nèi)部空間24。此外，冷卻導(dǎo)管區(qū)域22a形成在坯件11’中，冷卻導(dǎo)管區(qū)域22a在最終的活塞中10形成冷卻導(dǎo)管22的一部分。冷卻導(dǎo)管區(qū)域22a還可以在鍛造處理期間形成，在該情況下在鍛造處理之后被精加工。用于冷卻油的入口和出口開(kāi)口形成在冷卻導(dǎo)管區(qū)域22a中。
[0032]在用于活塞環(huán)部件17的坯件17’上，例如，情況是冷卻導(dǎo)管區(qū)域22b形成在坯件17’中，冷卻導(dǎo)管區(qū)域22b在最終的活塞中10形成冷卻導(dǎo)管22的一部分。
[0033]最后，在鍛造處理之后，在坯件11’，17’兩者上，分別依靠焊接表面26、27和28、29被精加工，坯件11’、17’是依靠這些表面彼此連接的。
[0034]然后，將坯件11”、17”依靠它們的焊接表面26和28和27和29以公知方式依靠合適的焊接處理分別彼此連接以形成活塞主體30，諸如圖4所示。在該情況下，焊接處理分別導(dǎo)致在焊接表面26和28和27和29的區(qū)域中局部加熱材料。所述局部加熱將影響材料在微結(jié)構(gòu)和應(yīng)力的損耗方面的改變。這通常具有的效應(yīng)是燃燒槽12的幾何形狀因而體積于是相當(dāng)大地偏離于最終的活塞10預(yù)定的值。
[0035]然后，在后續(xù)方法步驟中，在從焊接處理得來(lái)的活塞主體30上，憑借移除多余材料23來(lái)對(duì)圓蓋區(qū)域13a精加工。在這種程度上執(zhí)行移除，由于此，在焊接坯件11”、17”之后精確地設(shè)定預(yù)定的體積活塞槽12，不需要操縱燃燒槽11外側(cè)圓蓋區(qū)域13a的幾何形狀。燃燒槽12的剩余區(qū)域已經(jīng)完全依靠變形處理生產(chǎn)，也就是說(shuō)不要求進(jìn)一步二次加工