用于制造构件特别是车辆构件的方法和相应地制造的构件技术

本发明专利技术涉及用于制造构件特别是车辆构件的方法和相应地制造的构件。具体而言，本发明专利技术涉及一种用于制造构件特别是车辆构件和/或发动机构件优选内燃机的活塞(10)的方法。该方法包括特别是通过铸造和/或锻造来构造第一本体区域(12)。该方法包括采用添加式制造法由铝合金或铁基合金或铜基合金来构造与所述第一本体区域(12)连接的第二本体区域(14)。所述第二本体区域(14)经过合金炼制，从而它相比于所述第一本体区域(12)具有较高的热稳定性、较高的机械强度和/或在摩擦应力情况下具有较高的耐磨损性。

Methods for manufacturing components, especially vehicle components, and components manufactured accordingly

【技术实现步骤摘要】
用于制造构件特别是车辆构件的方法和相应地制造的构件
本专利技术涉及一种用于制造构件特别是车辆构件和/或发动机构件优选内燃机的活塞的方法。
技术介绍
由WO2017/029186A1已知一种用于内燃机的钢的或铝的活塞。该活塞具有冷却通道，栓塞在该冷却通道中伸展，和/或该冷却通道具有波形部、增厚部和/或缩窄部。在用于制造内燃机的这种钢的或铝的活塞的至少一部分的方法中，采用了一种添加式的制造方法。这种添加式的制造方法用来产生目前无法制得或几乎无法制得的模具。US9,765,727B2公开了一种用于制造活塞的方法。该方法包括把活塞铸造成或锻造成一体部件，其带有由成本低廉的第一种材料比如钢、铸铁或铝构成的开口的冷却廊道。该方法还包括通过添加式制造而由第二种材料形成燃烧室的表面的一部分，它是活塞的直接遭受燃烧室的一个小区域。相比于第一种材料，该第二种材料具有较高的导热性，且对于氧化、腐蚀和机油积炭具有较高的耐受性。具体地公开了：第二种材料不同于第一种材料，并且选自于不锈钢、镍基合金和镍-铬-基合金这些材料。US2014/0299091A1披露了一种活塞本体，其由第一部分和第二部分构成，第二部分含有冠状部分，该冠状部分带有上面的燃烧面和至少部分地封闭的机油廊道。第一部分和第二部分在连接部位接合在一起，该连接部位位于机油通道的与上面的燃烧面相对的一侧。第一部分通过铸造或锻造制得。第二部分通过添加式制造工艺比如直接的金属-激光烧结而制得。第二部分由一种相比于第一部分具有提高的氧化耐受性的材料构成。采用该制造方法可以产生某些造型特征、比如机油廊道或燃烧铸模。在已知的现有技术中，添加式制造方法因而用于形成复杂的造型或用来规定较高的导热性以及耐受氧化、腐蚀和机油积炭的较高的耐受性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提出一种替代的和/或改善的用于构件特别是车辆构件和/或发动机构件优选内燃机的活塞的制造方法。采用该制造方法特别是要能制造一种经受住大的热负荷和/或摩擦负荷的构件。在此，还可以观察到与第一本体区域的特别好的(牢固的)连接、特别经济的合金构造和特别经济的制造方式。该目的通过根据独立权利要求1的特征得以实现。有利的改进在从属权利要求和说明书中给出。该方法用于制造构件特别是车辆构件和/或发动机构件(例如机动车发动机、固定式发动机、燃气发动机、柴油发动机、汽油发动机、涡轮机等的部分)，优选内燃机的活塞。该方法包括特别是通过铸造和/或锻造来构造(例如制造、成形等)第一本体区域。该方法包括采用添加式制造法由铝合金或铁基合金(例如钢、铸铁合金)或铜基合金来构造(例如制造、成形等)与第一本体区域(例如直接或间接地)连接的第二本体区域。第二本体区域经过合金炼制，从而它相比于第一本体区域具有较高的热稳定性、较高的机械强度和/或在摩擦应力情况下具有较高的耐磨损性。该方法由此采用混合式制造法提供一种构件，就该构件而言，以有利的方式例如由铝合金借助添加式制造法制得第二本体区域。该构件因而形成了混合式构件。借助添加式制造法，可以特别是在高的同系温度情况下对第二本体区域予以合金炼制，以便具有高的热稳定性和机械强度，这比如采用通常的方式例如通过铸造或锻造对于构件特别是铝合金或铁基合金或铜基合金制成的活塞来说是不可能的或者几乎不可能。高的热稳定性和机械强度例如在使用铝合金时是重要的，因为铝本身例如相比于钢具有较小的热稳定性和机械强度。与已知的现有技术US9,765,727B2相反，特别是不依赖于第二本体区域的较高的导热性，因为铝本身例如相比于钢已经具有高的导热性。有益地，第一本体区域和第二本体区域可以采用不同的制造方法制得。特别地，可以仅使得第二本体区域借助添加式制造法制得。例如，第一本体区域可以采用传统的或常见的制造方法制得。可行的是，第一本体区域具有多个相互连接的区段(例如通过摩擦焊接、感应加热焊接、激光焊接、混合式焊接而连接)，这些区段可以采用传统的或常见的制造方法制得。也可行的是，第一本体区域与其它本体区域连接(例如通过摩擦焊接、感应加热焊接、激光焊接、混合式焊接而连接)，这些其它本体区域可以采用传统的或常见的制造方法制得。例如，这些区段或这些其它本体区域也可以与第二本体区域连接。特别地，在构造第二本体区域之前、期间或之后，这些区段或这些其它本体区域也可以相互连接，和/或与第一本体区域连接。添加式制造法例如可以包括激光烧结、激光熔融、电子射束烧结和/或电子射束熔融。在另一实施方式中，在添加式制造法中，为了形成第二本体区域，使得一种金属粉末或多种不同的金属粉末熔融。在一种设计变型中，第二本体区域具有梯度式的合金含量，和/或是不均匀地合金炼制的(例如沿着梯度轴线变化的合金元素含量)。替代地或附加地，在第二本体区域中，随着相距第一本体区域的距离(例如相距第一本体区域与第二本体区域相接触的接触面的距离)增加、和/或随着相距第二本体区域(或构件)的(特别是受大的热应力或机械应力的)构件表面的距离减小，一种合金元素或多种合金元素的合金含量(例如有梯度地、渐渐地、连续地、逐级地)改变(例如提高或减小)。由此可以在第二本体区域内部提供不同的区段，这些区段具有至少部分地不同的特性。特别地由此可以改善特性，且同时降低昂贵合金元素的成本。为了规定梯度或不均匀的合金炼制，可以借助添加式制造法例如相继地使得不同的原料比如不同的金属粉末熔融。在一个实施例中，该方法还包括特别是借助激光打毛或电子射束打毛来使得第一本体区域的待与第二本体区域连接的接触面打毛。替代地或附加地，该方法包括特别是借助激光打毛或电子射束打毛来使得第二本体区域的待与第一本体区域连接的接触面打毛。打毛可以改善第一本体区域与第二本体区域之间连接的牢固性和持久性。例如，可以通过打毛来规定在mm范围或μm范围内的表面粗糙度。在该方法的一种改进中，对接触面的打毛和对第二本体区域的构造在相同的制造设备(例如电子射束或激光束制造设备)中进行。由此不必更换设备。这可以节约成本和时间以及另一单独的制造设备。在一种特别优选的实施例中，通过借助添加式制造法在第二本体区域中形成多个特别是精细地分布的、尤其是耐高温的和/或能减小磨损的物相(析出物)，相比于第一本体区域，第二本体区域具有较高的热稳定性和/或较高的机械强度和/或在摩擦应力情况下具有较高的耐磨损性。替代地或附加地，通过相比于第一本体区域较高含量的合金元素，第二本体区域相比于第一本体区域特别是在大于或等于0.5的同系温度(即高的同系温度)情况下具有较高的热稳定性和/或较高的机械强度，和/或在摩擦应力情况下具有较高的耐磨损性。通过较高含量的合金元素，借助添加式制造法可以制得相比于第一本体区域更多的、特别是分布式的和/或耐高温的和/或能减小磨损的物相或析出物。高的热稳定性可以有益地这样来理解：存在的析出物在较高的温度、特别是高的大于0.5的同系温度情况下才熔化或变形。同系温度尤其可以是指一种材料的温度T与其熔化温度Ts之比。有益地，在基本材料的高于0.5Ts或者特别是高于0.7Ts的同系温度情况下热稳定的析出物可以视为耐高温。在铝合金中具有较小热稳定性的析出物可以例如是Mg2Si析出物和Al2Cu析出物。特别地，在添加式制造中通过高的凝固速度例如自动地产生优选精细的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造构件、特别是车辆构件和/或发动机构件优选内燃机的活塞(10)的方法，包括：特别是通过铸造和/或锻造来构造第一本体区域(12)；借助添加式制造法由铝合金或铁基合金或铜基合金来构造与所述第一本体区域(12)连接的第二本体区域(14)，其中，所述第二本体区域(14)经过合金炼制，从而它相比于所述第一本体区域(12)具有较高的热稳定性、较高的机械强度和/或在摩擦应力情况下具有较高的耐磨损性。

【技术特征摘要】
2018.02.23 DE 102018104103.91.一种用于制造构件、特别是车辆构件和/或发动机构件优选内燃机的活塞(10)的方法，包括：特别是通过铸造和/或锻造来构造第一本体区域(12)；借助添加式制造法由铝合金或铁基合金或铜基合金来构造与所述第一本体区域(12)连接的第二本体区域(14)，其中，所述第二本体区域(14)经过合金炼制，从而它相比于所述第一本体区域(12)具有较高的热稳定性、较高的机械强度和/或在摩擦应力情况下具有较高的耐磨损性。2.如权利要求1所述的方法，其中：在所述添加式制造法中，为了形成所述第二本体区域(14)，使得一种金属粉末或多种不同的金属粉末熔融。3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中：所述第二本体区域(14)具有梯度式的合金含量和/或被不均匀地合金炼制；和/或，在所述第二本体区域(14)中，随着相距所述第一本体区域(12)的距离增加、和/或随着相距所述第二本体区域(14)的构件表面的距离减小，一种合金元素或多种合金元素的合金含量改变。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：特别是借助激光打毛或电子射束打毛来使得所述第一本体区域(12)的待与所述第二本体区域(14)连接的接触面(20)打毛；和/或，特别是借助激光打毛或电子射束打毛来使得所述第二本体区域(14)的待与所述第一本体区域(12)连接的接触面(20)打毛。5.如权利要求4所述的方法，其中：对所述接触面的打毛和对所述第二本体区域(14)的构造在相同的制造设备中进行。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中：通过借助添加式制造法在所述第二本体区域(14)中形成多个分布的、尤其是耐高温的和/或能减小磨损的物相，相比于所述第一本体区域(12)，所述第二本体区域(14)具有较高的热稳定性和/或较高的机械强度和/或在摩擦应力情况下具有较高的耐磨损性；和/或，通过相比于所述第一本体区域(12)较高含量的合金元素，所述第二本体区域(14)相比于所述第一本体区域(12)特别是在大于或等于0.5的同系温度情况下具有较高的热稳定性和/或较高的机械强度、和/或在摩擦应力情况下具有较高的耐磨损性。7.如前述权...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯·科恩，彼得·斯查福，
申请(专利权)人：曼卡车和巴士股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE