生产冷却通道活塞的方法和由该方法生产的冷却通道活塞与流程

本发明涉及一种用于生产冷却通道活塞的方法，还涉及一种由该方法生产的冷却通道活塞。

背景技术：

盐芯尤其用于生产具有闭合冷却通道的铸造活塞。在已经铸造活塞之后，以常规方式通过用水溶解从活塞移除盐芯。这种盐芯通常基于氯化钠而生产。为了该目的，采用冷压材料以生成生压坯，生压坯具有类似于要生产的冷却通道的形状，该压坯在刚刚低于材料的熔点的约800℃烧结。得到的烧结成分能够适当的通过机械修整而成为与要生产的冷却通道相对应的最终形状。

得到的盐芯大致具有30μm至60μm的表面粗糙度rz。在现代冷却通道活塞中，发动机操作中的高热负荷意味着活塞顶与循环在冷却通道中的冷却油之间的有效的热传递是必要的。

wo2010/133596a2公开了一种用于生产具有尤其平滑表面的盐芯的方法。此处其意图是防止在铸造部件期间铸造材料贯穿盐芯的表面或者与盐芯起反应。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于生产活塞的方法，还提供一种活塞，其能够确保活塞材料和循环在冷却通道中的冷却油之间的尤其有效的热传递。

第一方案在于一种方法，其具有以下特征：a)通过压制以及烧结纯盐材料来生产表面粗糙度rz最大为60μm的盐芯毛坯；b)将盐芯毛坯沉浸入盐材料的饱和溶液，或者用盐材料的饱和溶液喷射盐芯毛坯；c)干燥盐芯毛坯以形成表面粗糙度rz至少为200μm的盐芯；d)将盐芯放置在铸造模具中并且由金属铸造材料铸造冷却通道活塞。

第二方案在于一种方法，其具有以下特征：e)通过压制以及烧结纯盐材料来生产表面粗糙度rz最大为60μm的盐芯毛坯；f)将盐芯毛坯沉浸入盐材料的溶液或者溶剂，或者利用盐材料的溶液或者溶剂喷射盐芯毛坯；g)利用具有限定粒度分布和/或限定粒径分布的盐材料喷洒盐芯毛坯；h)干燥盐芯毛坯以形成表面粗糙度rz至少为200μm的盐芯；i)将盐芯放置在铸造模具中并且由金属铸造材料铸造冷却通道活塞。

本发明的另一主题是一种可通过这种方法生产的活塞。

本发明的方法的一个特征在于，其能够实现一种限定的盐芯表面粗糙度，该粗糙度大于用惯常烧结工艺生产的盐芯的粗糙度。

根据权利要求1的方法，本发明的目的是这样实现的：通过在步骤c)中从饱和盐材料溶液结晶盐材料，晶体沉淀在盐芯毛坯的烧结表面上并且牢固地粘附进盐芯毛坯的局部溶解表面上。此外，通过权利要求的方法1施加至盐芯毛坯的表面的盐晶体在盐芯毛坯的后续干燥期间充当结晶核心，因此，从饱和水溶液沉降的盐晶体尤其有效地结晶在盐粒上，导致特别大的表面粗糙度。

根据权利要求2的方法，本发明的目的是这样实现的：依靠盐材料的合适的溶剂和/或溶液局部溶解毛坯的表面，随后在其仍然湿润时，利用具有限定粒度分布和/或粒径分布的盐材料的额外晶体喷洒表面。这些晶体被容纳在盐芯毛坯的局部溶解表面中，并且牢固地粘附。

结果是得到大于现有技术冷却通道的表面粗糙度的限定表面粗糙度。结果，冷却通道表面积自身增加，因此实质上改善了发动机操作中在活塞材料和循环在冷却通道中的油之间的热传递。

本发明的方法在技术上易于执行，并且能够容易地集成进现存的生产线。本发明的方法具有的另一优势在于不需要外来物质或者添加剂。这种物质或者添加剂会在很大程度上妨碍在已经铸造活塞之后盐芯的溶解。此外，它们能够导致在铸造活塞期间释放气体。通过避免外来物质或者添加剂，能够防止破坏冷却通道表面(例如，作为氢原子多孔性的结果)。尤其不需要使用任何粘着剂，粘着剂会引起气体出现，因此使铸造部件中起水泡。

有利的开发显而易见于从属权利要求。

有用地，在步骤a)和/或在步骤e)，使用以氯化钠形式建立的盐材料。

在步骤a)和/或在步骤e)，盐芯毛坯能够经受机械修整，以生成要生产的冷却通道的极其精确的轮廓。

能够使用适合于盐材料的所有溶剂，尤其水和极性有机溶剂；优选水。甲醇、乙醇、异丙醇、乙醚和丙酮也非常合适。如果使用极性有机溶剂，其能够与至少一个冠醚混合以改善盐材料的溶度。尤其适合于配位钠离子的是[15]-冠-5的开环(cyclicopening)。例如，钾离子通过[18]-冠-6优选配位。

在步骤c)和/或步骤h)，要干燥的盐芯毛坯应该优选处于搅拌空气中并且处于最高200℃的温度中，直到湿气不再出现。优选盐芯毛坯在最高100℃的温度下尤其温和地被干燥；更优选地，干燥发生在室温。

在步骤c)和/或步骤h)，能够获得具有表面粗糙度高达1mm的盐芯，表面粗糙度取决于根据权利要求1的方法结晶的盐晶体的最终尺寸，或者分别取决于为了喷洒在盐芯毛坯上根据步骤g)额外地使用的盐晶体的尺寸。

有用地，在步骤a)之后以及在步骤b)之前，将盐芯毛坯加热至80℃至100℃的温度，以根据权利要求1的方法通过水饱和盐材料溶液获得尤其有效的弄湿。

此外，在根据步骤d)和/或步骤i)被放置在铸造模具中之前，能够将根据本发明获得的盐芯加热至300℃至500℃的温度，以防止与使用的铸造材料的过度温度差。

本发明的方法尤其适合于用基于铝、更尤其铝-硅铸造合金的材料生产冷却通道活塞。

附图说明

参考附图，下文更详细地描述本发明的示范实施例。在附图中，在未按真实比例绘制的示意图中：

图1示出了创造性冷却通道活塞的示范实施例的截面图；

图2示出了用来生产根据图1的冷却通道活塞的盐芯的示范实施例的截面图。

具体实施方式

本发明的方法适合于冷却通道活塞的任何期望类型和设计。例如，图1示出了一件式铸造冷却通道活塞10。冷却通道活塞10具有活塞头11，其含有活塞顶12，燃烧槽13制作在活塞顶12中。活塞头11还具有火力岸14并且还具有环段15，环段15具有用于收纳活塞环(未示出)的环凹槽。在环段15的水平面处，活塞设置有环绕冷却通道16。此外，活塞以常规方式具有活塞轴17，其含有活塞销座18，活塞销座18设置有用于收纳活塞销(未示出)的销座镗孔19。活塞销座18以常规方式经由行进表面21彼此结合。

正如图1中示意性指示的，环绕冷却通道16所具有的表面具有的表面粗糙度rz至少为200μm，优选高达400μm，更优选地，高达1mm。

图2示出了由氯化钠制成的盐芯30，其用于生产根据图1的创造性冷却通道活塞10。盐芯30具有盐芯毛坯31，其表面32被氯化钠的盐晶体33覆盖。

在第一示范实施例中，能够按照下文生产盐芯30：

首先，以常规方式通过冷压以及烧结诸如氯化钠的盐材料来生产盐芯毛坯31。此处应该注意的要确保使用纯盐材料，即，不包含外来物质或者添加剂的盐材料。在烧结之后，盐芯毛坯31能够在其表面32上以公知方式被机械修整以产生截面轮廓，该截面轮廓极其精确地匹配要被生产的冷却通道的截面轮廓。

用盐材料(在示范实施例中为氯化钠)的饱和水溶液沉浸或者喷射整个盐芯毛坯31，使得其表面32被溶液湿润。随后例如，在刚刚低于100℃，例如95℃至98℃的温度的炉子中，干燥盐芯毛坯31，直到蒸汽不再从盐芯毛坯出现。在干燥处理期间，盐晶体33从饱和溶液结晶，并且粘附至盐芯毛坯31的表面32。

在干燥处理结束后，得到的完整的盐芯30的特征在于至少200μm的表面粗糙度rz。

为了生产冷却通道活塞10，以常规方式将盐芯30放置进对应铸造模具并且用例如铝基的金属材料铸造。在铸造处理结束之后，得到的活塞毛坯具有铸入式盐芯30。活塞毛坯被以公知方式剖光，用水冲洗盐芯30。结果是得到根据图1的冷却通道活塞10。

在对该方法的修改中，在沉浸入饱和溶液之前，将盐芯毛坯31加热至80℃至100℃的温度，以通过饱和溶液获得尤其有效的湿润盐芯毛坯31的表面32。

在第二示范实施例中，能够按照下文生产盐芯30：

首先，如上所述，生产盐芯毛坯31。利用盐材料的合适的溶剂(优选水)或者利用盐材料的溶液(优选氯化钠)喷射该毛坯，或者将该毛坯沉浸入讨论的液体。随后利用盐材料(在示范实施例中，为氯化钠)的晶体喷洒仍然湿润的盐芯毛坯31的表面，正如进一步描述的，随后被干燥并且被使用。所用的粒子具有限定的粒度分布和/或限定粒径分布。

利用该措施能够特定精确的设定盐芯30的表面粗糙度rz。例如，在使用具有平均500μm粒度的盐晶体之后，能够测量完整的冷却通道活塞10的冷却通道16的表面上200μm至400μm的表面粗糙度rz。具有平均1mm粒径的盐晶体在完整的冷却通道活塞10的冷却通道16的表面上生产出700μm至900μm的表面粗糙度rz。