消除热裂纹的方法技术

提供了一种用于消除由高压压铸工艺形成的铝铸件上的热裂纹特征的系统。该系统包括激光源、自动机械臂和热裂纹传感器。热裂纹传感器生成铸件的至少一部分的表面轮廓，并将热裂纹特征信息传输至激光源，以将激光束投射在该至少一部分上。激光束的投射可以在时间和功率方面变化，这取决于从传感器获得的表面轮廓信息。一旦热裂纹特征的至少一部分被消除，铸件就被抵靠另一部件放置成使得接头界面主要是热裂纹特征已经被消除的部分。然后自冲铆钉被驱动到铸件和部件中以将铸件和部件永久地接合在一起。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】消除热裂纹的方法相关申请的交叉引用本PCT国际专利申请要求于2019年1月16日提交的标题为“消除热裂纹的方法(MethodOfRemovalOfHeatChecking)”的、序列号为62/793,113的美国临时专利申请的权益和优先权，该美国临时专利申请的全部公开内容在此通过参引并入本文中。
技术介绍
1.
本专利技术涉及消除热裂纹的系统。更具体地，本专利技术涉及利用激光束从铸件表面消除热裂纹的系统和方法。2.相关技术该部分提供了涉及本公开内容的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。虽然铸造工艺是广泛采用的形成有用的物品(铸件)的方法，但铸造工艺具有某些缺点。铸造过程中的一个常见问题是因热裂纹(模具裂纹)的形成而引起的热疲劳，这在拉应力随着熔融材料在模具内凝固而作用于铸件的表面时发生。热裂纹是表面层(通常是H13或P20工具钢的表面层)上的纹路或裂纹，这些纹路或裂纹最终使外表面因可加工性降低而恶化。传统地，铸造工艺包括将熔融材料放入模腔内，然后冷却熔融材料直到其凝固成模腔的形状。热裂纹与铸件的各层从过热温度冷却的速率成比例地发生。铸件温度保持相对稳定并且缓慢地冷却，而最接近表面的各层经历快速的冷却和收缩。热裂纹特征通常大约为0.06英寸，但是可以通过改变铸造周期和模具润滑时间而变化。热裂纹在铸件上形成刚性的铝“鳍”，其降低了美观性以及与配合面的可加工性，因此通常需要消除。为了消除热裂纹特征，已经开发出了对铸件的特定区域进行磨削和打磨的机械磨床。现代，自动机械已经被用于操作机械磨床，其中，操作员可以输入热裂纹特征深度，然后自动机械将根据不同的表面去除不同的量。虽然这些自动机械已经减少了时间量和体力劳动，但其具有某些缺点，比如增加了表面下的孔隙率、昂贵的资本投资、需要相当大的占地面积并且还是耗时的。此外，众所周知铝粉是易燃易爆的，因此需要特殊处理。因此，一直存在的期望是，开发和进一步完善能够以最少的时间、费用和占地面积消除热裂纹特征进而改善部件的可加工性的工艺。
技术实现思路
前面已经大致概述了本专利技术的特征和技术优点以使本专利技术的以下详细描述能够更好地理解。形成本专利技术的权利要求的主题的本专利技术的其他特征和优点将在下文中描述。本领域的技术人员应该理解的是，所公开的概念和具体实施方式可以容易地用作修改或设计用于实现本专利技术的相同的目的的其他实施方式的基础。本领域技术人员还应认识到，这样的等同实施方式没有脱离所附权利要求书中所阐述的本专利技术的精神和范围。该部分提供了本公开的总体概述，并且不应被解释为是与本公开相关联的所有目的、方面、特征和优点的完整且全面的列举。根据本公开的一个方面，提供了一种用于消除铸件的热裂纹特征的方法。该方法包括以下步骤：提供具有热裂纹特征的铸件，确定热裂纹特征的位置，将激光束投射到热裂纹特征上，以及利用激光束消除热裂纹特征的至少一部分。根据本公开的另一方面，本专利技术提供了一种用于消除铸件的热裂纹特征的组件。该组件包括自动机械臂、用于针对热裂纹特征对铸件进行扫描的热裂纹传感器、以及用于接收来自热裂纹传感器的读数并生成铸件轮廓的控制单元。该组件还包括连接至自动机械臂的激光头，其中，控制单元利用自动机械臂引导激光头，以基于铸件轮廓将激光束投射到热裂纹特征的至少一部分上。其他适用领域根据本文中提供的描述将变得明显。该
技术实现思路
中的描述和具体示例意在仅用于说明的目的而并不意在限制本公开的范围。附图说明本文中描述的附图仅出于对所选实施方式进行说明的目的，而非意在限制本公开的范围。通过参照以下描述并结合附图，将更容易理解与本公开相关联的专利技术构思，在附图中：图1A是与热裂纹消除系统一起使用的示例性冷室高压铸造机的横截面图；图1B是具有热裂纹特征的铸件的平面图；图1C是由与增加的热裂纹特征相关的冷却导致的铸件上的表面应力的图示；图1D是具有热裂纹特征的另一铸件的平面图；图1E是图1D中的铸件的平面图，其中，热裂纹特征已经通过磨削操作被部分地消除；图2A是包括自动机械臂和激光的热裂纹消除系统的侧视图；图2B是热裂纹特征正在被从铸件消除的放大视图；图2C和图2D图示了自冲铆钉被驱动到铸件的热裂纹特征已被消除的部分和另一部件中；图3A和图3B图示了模具组件的定模的热力学疲劳的计算机模拟；图3C和图3D图示了模具组件的动模的热力学疲劳的计算机模拟；图4A是说明利用热裂纹消除系统消除热裂纹特征的步骤的方法流程图；以及图4B是根据另一方面来说明利用热裂纹消除系统消除热裂纹特征的步骤的另一方法流程图。具体实施方式现在将参照附图对示例性实施方式进行更充分地描述。总之，本实施方式针对通过将激光束投射到铸件表面上来消除铸件表面的热裂纹的系统和方法。然而，提供示例实施方式仅为了使本公开将是详尽的，并且将向本领域技术人员全面地传达范围。阐述了许多具体细节比如特定部件、装置和方法的示例，以提供对本公开的实施方式的透彻理解。对于本领域技术人员而言将明显的是，不需要采用具体细节，示例性实施方式可以以许多不同的形式来实施，并且都不应当被解释为限制本公开的范围。在一些示例性实施方式中，未详细描述公知的过程、公知的装置结构和公知的技术。参照附图，其中，相同的附图标记表示各视图中的相应的部件，示出了利用激光束消除铸件表面的热裂纹的系统和过程，以提高效率和准确度。更具体地，本热裂纹消除系统20和过程包括确定新近铸造的部件的表面上的热裂纹的存在度，并且利用激光束选择性地消除热裂纹特征。热裂纹消除系统20可以包括用于首先形成铸件的铸造组件22。图1A中示出了示例性铸造组件22的立体图。更具体地，示例性铸造组件22被说明为冷室高压模具铸造组件22。铸造组件22包括具有动模24A和定模24B的模具24。定模24B和动模24A相对于彼此移动并且可以密封在一起以在定模24B与动模24A之间形成腔40。腔40限定了期望铸件的形状。动模24A和定模24B的运动由夹持单元26控制。夹持单元26包括朝向及远离固定压板32移动的可移动压板38。动模24A包括与可移动压板38一起移动的推板30。可移动压板38沿着一个或更多个拉杆28行进。熔融材料最初可以存储在熔炉中(未示出)，随后送入注入组件34内，此后注入腔40内。注入组件34可以包括套筒36和将熔融材料推动穿过套筒36并推入腔40内的柱塞44。冷却通道48可以位于模具24内。在操作中，熔炉保持熔融材料直到熔融材料准备好由注入组件34注入腔40内为止。熔融材料然后被冷却直到熔融材料凝固成期望的形状或铸件42和外部热裂纹特征46。通过冷却通道48可以加速冷却，但是，冷却通道48的位置越靠近熔融材料并且邻近的熔融材料冷却越快，铸件42上形成的热裂纹特征46就越多(参见图1B和图1C)。通过推板30的移动促进了铸件42的移除。移除后，可以在热裂纹特征46的消除之前采用进一步的淬火和处理步骤。铸造组件22的描述在本质上是示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于消除铸件的热裂纹特征的方法，所述方法包括以下步骤：/n提供具有热裂纹特征的铸件；/n确定所述热裂纹特征的位置；/n将激光束投射到所述热裂纹特征的所述位置上；以及/n利用所述激光束消除所述热裂纹特征的至少一部分。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190116 US 62/793,1131.一种用于消除铸件的热裂纹特征的方法，所述方法包括以下步骤：
提供具有热裂纹特征的铸件；
确定所述热裂纹特征的位置；
将激光束投射到所述热裂纹特征的所述位置上；以及
利用所述激光束消除所述热裂纹特征的至少一部分。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述热裂纹特征的所述位置的步骤包括利用热裂纹传感器扫描所述铸件。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，施用所述激光束的步骤包括利用自动机械臂移动所述激光束。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，扫描所述铸件的步骤包括利用所述自动机械臂移动所述热裂纹传感器。


5.根据权利要求1所述的方法，还包括基于用来形成所述铸件的材料改变所述激光束的强度。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述热裂纹特征的所述位置的步骤包括确定所述热裂纹特征在接头界面上的位置，并且消除所述热裂纹层的所述部分的步骤包括消除所述热裂纹层在所述接头界面上的所述部分。


7.根据权利要求6所述的方法，还包括提供部件并且使所述部件与所述接头界面接合以及将所述铸件的所述接头界面连接至所述部件。


8.根据权利要求7所述的方法，其中，将所述铸件的所述界面部分连接至...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰迪·S·贝亚尔斯，约翰·理查德·波托奇基，
申请(专利权)人：麦格纳国际公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA