【技术实现步骤摘要】
本公开一般来说涉及用于内燃发动机中的活塞以及一种通过增材制造制成活塞的方法。
技术介绍
1、内燃发动机制造商持续需要经改进的发动机效率和性能。这些改进包括但不限于增加的燃料经济性、更清洁的燃料燃烧和增加的功率输出。内燃发动机有机会改进这些目标的一个部件是活塞。活塞设计的目标是具有更轻的活塞以减少往复质量并减轻车辆重量。较轻的活塞允许从曲轴配重去掉质量并减少整体发动机二次震动力。还期望一种用于制造这样的活塞的高效方法。
2、在活塞的制造中使用铝合金以减轻重量。这种铝活塞通常通过铸造和/或锻造制成。由于可铸性和铸造/锻造工艺的约束，活塞的物理设计受到限制，以便维持所需最小壁厚度和有益于铸造和/或锻造的几何形状。对所铸造活塞的几何形状限制的示例包括但不限于对底切的限制和对散列标记的要求以促进从铸造模具取出所铸造的活塞。铝活塞的锻造也具有类似的几何形状限制。通过铸造制成的活塞关于适于铸造工艺的金属合金的选择也受到限制。
3、因此，虽然当前活塞设计和制造此类活塞设计的方法实现其预期目的，但是持续需要用于减轻重量、同时维持或改善活塞的所期望机械性质的对活塞设计的改进以及用于制造此类经改进活塞设计的高效方法。
技术实现思路
1、根据数个方面，公开一种用于车辆的内燃发动机的活塞。活塞包括冠部部分和裙部部分。冠部部分包括周边侧表面和内冠部表面。裙部部分包括从周边侧表面延伸的一对裙部端部和从内冠部表面延伸并且互连所述对裙部端部的一对裙部板。裙部板中的至少一者包括外板表面、与外板
2、在本公开的额外方面中，至少一个凹入凹部包括位于销凸台与冠部部分的周边侧表面之间的细长凹入凹部。
3、在本公开的另一方面中，至少一个凹入凹部进一步包括将细长凹入凹部夹设在其间的第一凹入凹部和第二凹入凹部。
4、在本公开的另一方面中，裙部部分进一步包括周边远侧端部表面。所述对裙部板中的一者的外板表面限定相邻于周边远侧端部表面的外部肋和从销凸台延伸到所述对裙部端部中的一者的至少一个加强肋。所述对裙部板中的一者包括限定在外部肋与至少一个加强肋之间的壁部分。壁部分包括在0.2 mm和1.0 mm之间的壁厚度。
5、在本公开的另一方面中，所述对裙部板中的至少一者的销凸台限定活塞销孔，活塞销孔具有从活塞的几何中心线偏移的中心线，从而限定(i) 在裙部端部中的一者与活塞销孔的中心线之间的推力侧部分，以及(ii) 在裙部端部中的另一者与活塞孔的中心线之间的反推力侧部分。所述对裙部板中的至少一者的内板表面限定在推力侧部分上的第一内部肋和在反推力侧部分上的第二内部肋。第一内部肋包括第一宽度(w1)，并且第二内部肋包括第二宽度(w2)，其中w1大于w2。
6、在本公开的另一方面中，活塞是具有多个金属合金烧结层的单件整体主体。所述层垂直于由作用在活塞上的燃烧过程产生的力的方向。
7、在本公开的另一方面中，金属合金包括约5至15 wt%的铈(ce)、约0.1至5 wt%的硅(si)、0.1至5 wt%的镍(ni)、约0.1至2 wt%的锆(zr)以及余量wt%的铝(al)。优选地，约7至10 wt%的ce、约0.5至2 wt%的s、约2至4 wt%的ni、约0.5至1.5%的zr以及剩余余量wt%的al。
8、在本公开的另一方面中，多个金属合金烧结层中的一者或多者包括0.02毫米(mm)至0.1 mm的厚度。
9、根据数个方面，公开一种由金属合金形成的增材制造的活塞，金属合金具有约5至15 wt%的铈(ce)、约0.1至5 wt%的硅(si)、0.1至5 wt%的镍(ni)、约0.1至2 wt%的锆(zr)以及余量wt%的铝(al)。
10、在本公开的额外方面中，活塞包括裙部板，裙部板具有内板表面、外板表面和在内板表面与外板表面之间具有在0.2 mm和1.0 mm之间的厚度的壁部分。
11、在本公开的另一方面中，裙部板进一步包括推力侧部分、反推力侧部分、在推力侧部分上定位限定在裙部部分的内板表面上的第一内部肋以及在反推力侧部分上限定在内板表面上的第二内部肋。第一内部肋包括宽度(w1)，并且第二内部肋包括宽度(w2)，并且其中w2小于w1。
12、在本公开的另一方面中，活塞进一步包括具有内冠部表面的冠部部分。外板表面限定位于内冠部表面与外板表面之间的界面处的多个凹入凹部。
13、在本公开的另一方面中，活塞进一步包括垂直于通过燃烧过程施加在活塞的冠部部分上的力的方向的多个烧结层。
14、根据数个方面，公开一种增材制造活塞的方法。方法包括烧结多个粉末金属合金层以构建整体活塞。金属合金包括约5至15 wt%的铈(ce)、约0.1至5 wt%的硅(si)、0.1至5wt%的镍(ni)、约0.1至2 wt%的锆(zr)以及余量wt%的铝(al)。优选地，约7至10 wt%的ce、约0.5至2 wt%的s、约2至4 wt%的ni、约0.5至1.5%的zr以及剩余余量wt%的al。
15、在本公开的额外方面中，方法进一步包括在烧结之前在300°c至400°c的温度下预加热粉末金属合金、在烧结期间将粉末金属合金维持在300°c至400°c的温度并将粉末金属合金的烧结层维持在300°c至400°c的温度达5至10小时。
16、在本公开的另一方面中，烧结层垂直于通过内部燃烧过程施加在活塞上的力的方向。
17、在本公开的另一方面中，所述层中的一者或多者包括在约0.02毫米(mm)至0.1 mm之间的厚度。
18、根据本文中提供的描述，其他适用领域将变得显而易见。应理解，描述和具体示例仅旨在用于图示目的，并且并不旨在限制本公开的范围。
19、本专利技术还包括如下技术方案。
20、技术方案1. 一种用于车辆的发动机的活塞，其包括：
21、冠部部分，所述冠部部分具有周边侧表面和内冠部表面；
22、裙部部分，所述裙部部分包括：
23、从周边侧表面延伸的一对裙部端部；以及
24、从内冠部表面延伸并且互连所述对裙部端部的一对裙部板，其中，所述对裙部板中的至少一者包括外板表面、与外板表面相对的内板表面和销凸台；并且
25、其中，外板表面与内冠部表面配合以在外板表面与内冠部表面之间的界面处限定至少一个凹入凹部。
26、技术方案2. 根据技术方案1所述的活塞，其中，至少一个凹入凹部包括位于销凸台与冠部部分的周边侧表面之间的细长凹入凹部。
27、技术方案3. 根据技术方案2所述的活塞，其中，至少一个凹入凹部进一步包括将细长凹入凹部夹设在其间的第一凹入凹部和第二凹入凹部。
28、技术方案4. 根据技术方案1所述的活塞，
29、其中，裙部部分进一步包括周边远侧端部表面本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于车辆的发动机的活塞，其包括：
2.根据权利要求1所述的活塞，其中，至少一个凹入凹部包括位于销凸台与冠部部分的周边侧表面之间的细长凹入凹部。
3.根据权利要求2所述的活塞，其中，至少一个凹入凹部进一步包括将细长凹入凹部夹设在其间的第一凹入凹部和第二凹入凹部。
4.根据权利要求1所述的活塞，
5. 根据权利要求1所述的活塞，
6.根据权利要求5所述的活塞，其中，第一内部肋包括第一宽度(W1)，并且第二内部肋包括第二宽度(W2)，其中，W1大于W2。
7.根据权利要求1所述的活塞，其中，活塞是包括多个金属合金烧结层的单件整体主体，其中，所述层垂直于由作用在活塞上的燃烧过程产生的力的方向。
8.根据权利要求7所述的活塞，其中，金属合金包括：
9.根据权利要求7所述的活塞，其中，金属合金包括：
10. 根据权利要求7所述的活塞，其中，多个金属合金烧结层中的至少一者包括0.02毫米(mm)至0.1 mm的厚度。
【技术特征摘要】
1.一种用于车辆的发动机的活塞，其包括：
2.根据权利要求1所述的活塞，其中，至少一个凹入凹部包括位于销凸台与冠部部分的周边侧表面之间的细长凹入凹部。
3.根据权利要求2所述的活塞，其中，至少一个凹入凹部进一步包括将细长凹入凹部夹设在其间的第一凹入凹部和第二凹入凹部。
4.根据权利要求1所述的活塞，
5. 根据权利要求1所述的活塞，
6.根据权利要求5所述的活塞，其中，第一内部肋包括第一宽度(w1)，并...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·J·彼得鲁斯，J·M·萨特科维亚克，H·F·王，K·E·施罗德，Q·王，R·D·里奇，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。