一种钢活塞高功率激光焊接复合设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种钢活塞高功率激光焊接复合设备，设备包括底座、固定拖板、旋转主轴A、压装机构、高频感应加热器A、滑动拖板、旋转主轴B、高频感应加热器B和激光焊接装置，其中，底座为箱框式结构，底座上设置压装机构，压装机构两侧分别活动设置高频感应加热器A和高频感应加热器B，底座上一端设置固定拖板，固定拖板上设置旋转主轴A，旋转主轴A上设置活塞头部，高频感应加热器A设置于旋转主轴A上方，旋转主轴A一侧的底座上设置机械手；底座上滑动设置滑动拖板，滑动拖板上设置旋转主轴B，旋转主轴B上设置活塞裙部，底座上另一端设置激光焊接装置。本实用新型专利技术结构简单紧凑，稳定性好，加工精度高，提高了钢活塞的加工效率。提高了钢活塞的加工效率。提高了钢活塞的加工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种钢活塞高功率激光焊接复合设备


[0001]本技术涉及一种钢活塞高功率激光焊接复合设备，属于内燃机


技术介绍

[0002]现有发动机爆发压力超过20MPa且燃气温度超出400℃，高温高压的工作环境对内燃机的要求更为苛刻，而内燃机整体性能的提高主要依靠于关键零部件的提升。活塞作为内燃机的心脏零件，在整个发动机工作过程及废气排放方面起到至关重要的作用。为提高活塞的刚度及高温使用性能，现选用更高强度的钢代替传统的铝合金，然而全钢活塞的内冷却油腔加工工艺性较差，加工难度大，效率低、成本高，现有技术采用焊接成型代替整体式结构来制造活塞，这样就对活塞加工设备提出了更高的要求。
[0003]常规的活塞加工有两种方式，一种是利用摩擦焊方法加工活塞：摩擦焊焊接方法在焊接环形件时存在着明显不足，摩擦焊会形成飞边，尤其是环形管状件内的飞边无法去除，且轴向缩短量的不同会对产品尺寸造成影响。在活塞内冷油腔内部产生的飞边会阻碍冷却油的流动和震荡，并在长期高压油的冲击下脱落，形成硬质颗粒，磨损发动机气缸等关键部位，造成功率下降，排放恶化。由于产品结构的限制，钢制活塞焊后在轴向上不再进行大尺寸加工，而摩擦焊加工出的产品，由于其摩擦转速、顶锻压力的影响及固相扩散、材料流动的快慢程度，使得长度尺寸一致性差，这就对焊接过程中参数的控制提出了更高的精确要求，加工困难。
[0004]另一种加工方式是利用电子束焊方法加工活塞：电子束焊接需要高真空环境来防止电子散射，设备复杂，焊件尺寸和形状受到真空室的限制，且由于电子带电，会受磁场偏移影响，电子束焊接前要去磁处理，电子束焊接还存在X射线辐射，需要操作人员实时保护，同时电子束焊接对工件表面清洁度要求较高，对设备要求较高，加工费时费力。
[0005]有鉴于此，设计一种加工精度高，加工便捷的钢活塞焊接复合设备是十分有必要的。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本技术提供一种钢活塞高功率激光焊接复合设备，结构简单紧凑，稳定性好，加工精度高，提高了钢活塞的加工效率。
[0007]本技术的技术方案如下：
[0008]一种钢活塞高功率激光焊接复合设备，包括底座、固定拖板、旋转主轴A、压装机构、高频感应加热器A、滑动拖板、旋转主轴B、高频感应加热器B和激光焊接装置，其中，
[0009]底座为箱框式结构，底座上设置压装机构，压装机构两侧分别活动设置高频感应加热器A和高频感应加热器B，底座上一端设置固定拖板，固定拖板上设置旋转主轴A，旋转主轴A上设置活塞头部，高频感应加热器A设置于旋转主轴A上方，旋转主轴A一侧的底座上设置机械手；
[0010]底座上滑动设置滑动拖板，滑动拖板上设置旋转主轴B，旋转主轴B上设置活塞裙
部，底座上另一端设置激光焊接装置。
[0011]根据本技术，优选的，高频感应加热器A和高频感应加热器B分别通过直线导轨和滚珠丝杠活动连接于压装机构，压装机构上两侧分别设置直线导轨，高频感应加热器A和高频感应加热器B设置于直线导轨上，直线导轨内设置滚珠丝杠，滚珠丝杠一端连接伺服电机，2个滚珠丝杠上分别连接高频感应加热器A和高频感应加热器B，通过滚珠丝杠带动高频感应加热器A和高频感应加热器B沿直线导轨上下运动。
[0012]根据本技术，优选的，底座上设置直线导轨，直线导轨上设置滑动拖板，直线导轨下侧的底座上设置齿条，齿条与滑动拖板啮合连接，齿条通过齿轮连接伺服电机，通过伺服电机旋转带动齿条运动，进而带动滑动拖板来回运动。
[0013]根据本技术，优选的，机械手选用桁架机械手。
[0014]根据本技术，优选的，旋转主轴A和旋转主轴B均连接电机，通过电机带动旋转。
[0015]根据本技术，优选的，激光焊接装置上设置光电开关，感应到活塞头部和活塞裙部运动至激光焊接位置时启动激光焊接装置，激光头对活塞头部和活塞裙部进行焊接。
[0016]根据本技术，优选的，高频感应加热器A、高频感应加热器B、压装机构和激光焊接装置均连接电器箱。
[0017]根据本技术，优选的，激光焊接装置一侧设置除尘装置，通过除尘装置吸收焊接过程中产生的烟气。
[0018]上述钢活塞高功率激光焊接复合设备的工作过程如下：
[0019](1)活塞头部安装于旋转主轴A，高频感应加热器A对活塞头部进行加热，旋转主轴A带动活塞头部转动，保证加热均匀，然后将活塞裙部安装于旋转主轴B；
[0020](2)活塞头部加热到设定温度后，机械手将活塞头部安放于活塞裙部顶面，活塞裙部和活塞头部为过盈配合，加热后活塞头部热胀，通过压装机构将活塞头部压装在活塞裙部上；
[0021](3)压装完成后，滑动拖板将活塞裙部和活塞头部带动至高频感应加热器B下方，对活塞裙部和活塞头部整体进行加热；
[0022](4)加热到设定温度后，滑动拖板将活塞裙部和活塞头部带动至激光焊接装置下方，激光头对活塞裙部和活塞头部的第一焊缝进行焊接，第一焊缝焊接完成后，滑动拖板后撤，激光头旋转90
°
，对第二焊缝进行焊接，每次焊接时间为4
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6秒。
[0023]本技术的有益效果在于：
[0024]1、本技术结构简单紧凑，稳定性好，加工精度高，提高了钢活塞的加工效率。
[0025]2、本技术的机械手采用桁架机械手，伺服驱动运动，精度高，速度快，可以水平取件垂直放件，整个过程动作连贯自如，稳定性高。
[0026]3、本技术的激光焊接装置一侧设置除尘装置，通过除尘装置吸收焊接过程中产生的烟气。
附图说明
[0027]图1为本技术的结构示意图；
[0028]图2为本技术的结构主视图；
[0029]图3为本技术的结构右视图；
[0030]图4为本技术的结构左视图；
[0031]图5为本技术的结构俯视图；
[0032]图6为本技术的活塞头部加热示意图；
[0033]图7为本技术的压装结构示意图；
[0034]图8为本技术的高频感应加热器B加热示意图；
[0035]图9为本技术的第一焊缝焊接示意图；
[0036]图10为本技术的第二焊缝焊接示意图；
[0037]图11为活塞头部和活塞裙部结构示意图；
[0038]其中：1、底座；2、固定拖板；3、旋转主轴A；4、高频感应加热器A；5、活塞头部；6、活塞裙部；7、滑动拖板；8、旋转主轴B；9、高频感应加热器B；10、压装机构；11、激光焊接装置；12、激光头；13、电器箱；14、除尘装置；15、第一焊缝；16、第二焊缝；17、直线导轨；18、滚珠丝杠；19、伺服电机。
具体实施方式
[0039]下面通过实施例并结合附图对本技术做进一步说明，但不限于此。
[0040]实施例1：
[0041]如图1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢活塞高功率激光焊接复合设备，其特征在于，包括底座、固定拖板、旋转主轴A、压装机构、高频感应加热器A、滑动拖板、旋转主轴B、高频感应加热器B和激光焊接装置，其中，底座为箱框式结构，底座上设置压装机构，压装机构两侧分别活动设置高频感应加热器A和高频感应加热器B，底座上一端设置固定拖板，固定拖板上设置旋转主轴A，旋转主轴A上设置活塞头部，高频感应加热器A设置于旋转主轴A上方，旋转主轴A一侧的底座上设置机械手；底座上滑动设置滑动拖板，滑动拖板上设置旋转主轴B，旋转主轴B上设置活塞裙部，底座上另一端设置激光焊接装置。2.如权利要求1所述的钢活塞高功率激光焊接复合设备，其特征在于，高频感应加热器A和高频感应加热器B分别通过直线导轨和滚珠丝杠活动连接于压装机构，压装机构上两侧分别设置直线导轨，高频感应加热器A和高频感应加热器B设置于直线导轨上，直线导轨内设置滚珠丝杠，滚珠丝杠...

【专利技术属性】
技术研发人员：单茂鹏，许加峰，牟永祥，
申请(专利权)人：山东进化者新材料有限公司，
类型：新型
国别省市：