一种新型活塞头类零件的制作方法

1.本实用新型涉及活塞头技术领域，具体为一种新型活塞头类零件。


背景技术：

2.活塞头作为船用柴油机燃烧室关键零部件之一，高温、高转速、急剧变化的温度梯和功率严重影响了活塞的使用寿命及运动性能，活塞头直接暴露在高温燃气中，燃烧产生腐蚀性气体对活塞头的耐应力点蚀的要求较高。活塞头在燃烧室的运动需要承载较大的冲击载荷，其使用要求比轴类零件更加严苛，需要表面具有一定的硬度保证耐磨性、与气缸的配合精度，芯部有一定的韧性保证其抗变形能力和形变回复能力，众所周知活塞头的本体在这样的条件下多选用低合金高强钢如20crmo。
3.根据前人对活塞头的工作条件分析，得出以下结论：
4.1.活塞头的温度分布：边缘处向中心降低，边缘处超过450℃、中心温度低于200℃，高温降低了低合金高强钢的强度；差异较大的温度梯度增加了活塞在运动中的变形量；
5.2.活塞头的最大应力与应变的位置：最大应力出现在活塞顶面与侧面的拐角处，活塞与燃气做功的接触面的应力远大于活塞内部的应力；
6.3.活塞最大负荷位置：机械、热、耦合负荷的最大位置在活塞头的顶部与侧面的结合处。
7.低合金高强钢的高温机械性能、耐腐蚀性、耐磨性较差与燃烧后的气体直接接触会大幅降低其使用寿命，通常采用表面堆焊的方法在活塞头顶部熔敷一层高温合金，但采用表面堆焊对含碳量较小的低合金高强钢的活塞头表面熔敷高温合金是可行的，但是对于含碳量较高的如42comoa且熔敷多层高温合金后会产生以下缺陷：裂纹、稀释率高、结合强度低、材料熔敷效率低、活塞头受热变形严重、热影响区大、活塞头侧面的直线度难以保证、活塞头氧化严重、无法精确控制熔敷厚度、熔敷金属的层道间的结合较差且夹杂严重、后续活塞头顶部光平加工量大。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于提供一种新型活塞头类零件，以解决提高活塞头耐久度的问题。
9.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种新型活塞头类零件，包括活塞头本体，所述活塞头本体上覆盖有防护层，所述活塞头本体的两侧设置有对称分布的过孔，所述防护层上设置有与过孔位置对应且大小相等的配合孔。
10.优选的，所述活塞头本体上设置有环形倾斜边。
11.优选的，所述活塞头本体上设置有环形裙部。
12.优选的，所述活塞头本体上设置有内凹。
13.优选的，所述防护层包括过渡层金属和熔敷层金属，过渡层金属包裹活塞头本体，熔敷层金属包裹过渡层金属。
14.优选的，所述过渡层金属的厚度和熔敷层金属的厚度均为1-2毫米。
15.优选的，所述活塞本体由低合金高强度42crmoa材料制成。
16.优选的，所述过渡层金属和熔敷层金属均为er nicrmo-3(inconel 625)材料制成。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
18.1.本实用新型42crmoa经过调质处理后硬度达到hb236-283，母材表面具有良好的硬度、芯部具有良好的塑性和韧性，获得优良表面耐磨性的同时更具有高轻度和易切削性。
19.2.本实用新型er nicrmo-3(inconel 625)作为熔敷金属，inconel 625是ni-cr基固溶强化高温合金具有很强的耐腐蚀性，如燃气产生的氮化物、燃烧不完全物、颗粒物等引起的应力点蚀、晶间腐蚀、疲劳腐蚀。
附图说明
20.图1为本实用新型的整体结构示意图；
21.图2为本实用新型的防护层结构示意图。
22.图中：1、活塞头本体；11、防护层；12、过孔；13、配合孔；2、环形倾斜边；21、环形裙部；22、内凹；101、过渡层金属；102、熔敷层金属。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.实施例ⅰ25.请参阅图1，一种新型活塞头类零件，包括活塞头本体1，活塞头本体1上覆盖有防护层11，活塞头本体1的两侧设置有对称分布的过孔12，防护层11上设置有与过孔12位置对应且大小相等的配合孔13。
26.请参阅图1，活塞头本体1上设置有环形倾斜边2。
27.请参阅图1，活塞头本体1上设置有环形裙部21。
28.请参阅图1，活塞头本体1上设置有内凹22。
29.本实施例在使用时：对母材进行加工到合适尺寸后熔敷表面精磨保证表面的光洁度，对母材表面进行探伤防止裂纹、夹杂、气孔等缺陷影响后续增材制造，增材前使用酒精清洁熔敷面去除油污、颗粒夹杂、水渍等。完成第一层熔敷后清除飞溅、氧化物、熔渣等污染物后检查并去除可能存在的气孔、裂纹、未熔合、焊道与焊道之间的咬边等缺陷。
30.控制上一层的温度在150℃以下后再进行下一层熔敷金属的冷金属过渡，起弧与收弧的位置不得与上一层相同，禁止电弧击伤熔敷金属，单道熔敷金属的厚度在1-2mm，增材金属厚度为10mm。
31.实施例ⅱ32.请参阅图1，本实施方式对于其它实施例进一步说明，一种新型活塞头类零件，包括活塞头本体1，活塞头本体1上覆盖有防护层11，活塞头本体1的两侧设置有对称分布的过
孔12，防护层11上设置有与过孔12位置对应且大小相等的配合孔13。
33.请参阅图1，活塞头本体1上设置有环形倾斜边2。
34.请参阅图1，活塞头本体1上设置有环形裙部21。
35.请参阅图1，活塞头本体1上设置有内凹22。
36.请参阅图1和图2，防护层11包括过渡层金属101和熔敷层金属102，过渡层金属101包裹活塞头本体1，熔敷层金属102包裹过渡层金属101。
37.请参阅图1和图2，过渡层金属101的厚度和熔敷层金属102的厚度均为1-2毫米。
38.请参阅图1和图2，活塞本体1由低合金高强度42crmoa材料制成。
39.请参阅图1和图2，过渡层金属101和熔敷层金属102均为er nicrmo-3(inconel 625)材料制成。
40.作为增材金属具有硬度高耐磨损、inconel 625中的ni能与42crmo中的fe无限固溶而不会产生金属间化合物能够保证增材后两种材料的界面结合的稳定性，但是热输入过大使得熔池在475℃停留时间过长就会形成c与cr的晶间化合物，这种化合物极大的降低了熔敷金属的耐应力点蚀性能。
41.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
42.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。