一种带镶圈的电子束焊接活塞的加工方法技术

本申请公开了一种带镶圈的电子束焊接活塞的加工方法，包括如下操作步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种带镶圈的电子束焊接活塞的加工方法


[0001]本申请涉及活塞加工方法
，特别是涉及一种带镶圈的电子束焊接活塞的加工方法
。

技术介绍

[0002]镶圈是在活塞头部第一环槽部位镶嵌的一个环形铸铁圆圈
。
其主要作用是提高活塞头部环槽处的耐磨性
、
耐热性，从而增强活塞环与内燃机缸套之间的密封性能，提高活塞的使用寿命和内燃机运行的可靠性
。
电子束焊接是利用在电子束流冲击下产生的高温，在特定的区域将焊接件烧熔而使其连接成一体的一种焊接技术
。
其主要作用是对不同材料的活塞头部和活塞裙部进行焊接，使其连接成一体，从而提高活塞强度和内燃机的燃爆功率
。
[0003]电子束焊接活塞是由活塞头部与活塞裙部通过电子束焊接后再经过机械加工而成的
。
活塞头部与活塞裙部需要通过机械加工，先加工出配合面，再将活塞头部与活塞裙部装配
、
压紧，然后进行电子束焊接，电子束焊接完成后，需再次对焊接好的活塞进行机械加工，达到产品要求
。
其中活塞头部毛坯为铸件，活塞裙部毛坯为锻件，活塞头部与活塞裙部在电子束焊接前，必须加工成半成品
。
由于活塞油道
、
镶圈
、
燃烧室都在活塞头部，因此在加工活塞头部时，如果燃烧室底部余量变小，与油道距离就会减小，造成燃烧室与油道之间的壁厚减小，而且电子束焊接时，会产生较大的焊接应力，焊接应力直接作用于薄壁上时，会导致油道与燃烧室之间开裂，同时，由于活塞镶圈与活塞头部材质不同，其连接紧密度主要决定的粘接力的大小，而电子束焊接的应力过大时，也会造成活塞头部与镶圈之间的粘接力不稳定，影响活塞成品的粘接质量
。
[0004]现有技术存在的技术问题具体为：现有电子束焊接的实际操作过程中，车低镶圈凸台是焊接活塞焊接后机械加工的第一道工序，在加工过程中，对镶圈部位凸台部位加工时，切削应力较大，易造成铝基体撕裂，导致活塞镶圈与活塞头部之间的粘接力不够报废，而且废品不易被发现
。
现有技术在粗车外圆时，刀具在加工活塞镶圈部位外圆时，由于活塞镶圈与活塞头部的材料不同，切削过程中，会在活塞纵方向上产生剪切力，该剪切力会对活塞镶圈粘接处形成一个撕力，同时在铣气门时，由于加工采用的是一次成型加工技术，在加工完成后，在活塞头部会存在较大的切削应力无法释放，在这些切削应力作用下，活塞镶圈粘接质量进一步恶化
。
现有技术在整体电子束焊接活塞粗车燃烧室时，由于燃烧室加工余量较大，加工过程中将会产生十分大的切削应力，而燃烧室的底部离镶圈根部比较近，这种纵向切削力将直接作用在镶圈根部，使活塞镶圈背面与铝基体分开，影响粘接质量
。
现有技术在电子束焊接后，对整体活塞进行淬火时效处理，在热处理过程中，产生的应力影响活塞镶圈与活塞头部的粘接力
。
上述各种因素引起的活塞镶圈粘接质量问题，在加工过程中都不会轻易发现，往往会随着工序流转至精探伤时才会被检测出，特别是会造成一种现象：由于一些活塞在精探伤时受切削应力的影响，活塞镶圈与活塞头部的粘接已处于临界点，无法检测出粘接质量不合格，直到活塞表面处理后，才会呈现质量缺陷，从而造成重大质量隐患
。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种带镶圈的电子束焊接活塞的加工方法，它可以减少电子束焊接时的焊接应力带来的质量隐患，减少活塞头部开裂的可能性，提高活塞焊接质量和粘接质量
。
[0006]本专利技术提供的技术方案如下：
[0007]一种带镶圈的电子束焊接活塞的加工方法，包括如下操作步骤：
[0008]S1、
活塞头部的焊前机械加工：活塞头部
→
淬火
→
时效
→
粗挖孔
→
车端面
→
镗孔
→
X
光探伤
→
超声波探伤
→
车低镶圈凸台
→
超声波探伤
→
车焊接面；
[0009]S2、
活塞裙部的焊前机械加工：活塞裙部
→
淬火
→
时效
→
粗车外圆
→
平冒口
→
车止口
→
镗销孔
→
半精车外圆
→
车台阶面
→
钻油孔
→
车焊接面；
[0010]S3、
活塞头部
、
活塞裙部采用电子束焊接及后续处理：电子束焊接
→
退火
→
粗车外圆
→
止口定位加工
→
铣气门坑
→
环槽加工
→
精车外圆
→
车燃烧室
→
精镗销孔
→
检验
→
成品
。
[0011]优选地，所述步骤
S3
中将活塞头部的焊接面与活塞裙部的焊接面对准后放置于电子束焊机内进行焊接，在关闭机器前，活塞表面温度为
160
±
10℃。
[0012]优选地，所述步骤
S3
中的焊接参数为：射束电流为
50
‑
63mA
，聚焦电流为
2.8
‑
4.05A
，收弧角度为
30
‑
60
°
。
[0013]优选地，所述步骤
S1
中通过控制粗挖孔工序的深度和内径，浅车燃烧室凹坑，增加燃烧室凹坑底部距油道及镶圈的距离
。
[0014]优选地，所述步骤
S1
中车低镶圈凸台的具体操作为：在加工活塞镶圈部位外圆时，多次分段进行活塞镶圈
、
活塞头部的不同材料的外圆加工，具体为：首先分多次重点车削活塞头部包含镶圈部位的外圆，然后再车削活塞头部整体外圆，最后再单独对镶圈段切削镶圈凸台，最终镶圈外侧没有凸台结构，镶圈外侧圆柱面低于活塞头部外圆
。
[0015]优选地，所述步骤
S1
和
S2
中的车焊接面形成的平面，作为活塞总成的装配面，装配后活塞由活塞头部和活塞裙部共同形成燃烧室凹坑
。
[0016]优选地，所述步骤
S3
中电子束焊接开始前分别对活塞头部
、
活塞裙部进行预热处理，具体为分别将活塞头部
、
活塞裙部放置于电热炉内预热，加热温度为：
170
±
15℃
，加热时长2～
4h。
[0017]本申请相对于现有技术存在如下优点：
[0018]1、
本专利技术的带镶圈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种带镶圈的电子束焊接活塞的加工方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
S1、
活塞头部
(1)
的焊前机械加工：活塞头部
(1)
→
淬火
→
时效
→
粗挖孔
→
车端面
→
镗孔
→
X
光探伤
→
超声波探伤
→
车低镶圈凸台
→
超声波探伤
→
车焊接面；
S2、
活塞裙部
(2)
的焊前机械加工：活塞裙部
(2)
→
淬火
→
时效
→
粗车外圆
→
平冒口
→
车止口
→
镗销孔
→
半精车外圆
→
车台阶面
→
钻油孔
→
车焊接面；
S3、
活塞头部
(1)、
活塞裙部
(2)
采用电子束焊接及后续处理：电子束焊接
→
退火
→
粗车外圆
→
止口定位加工
→
铣气门坑
→
环槽加工
→
精车外圆
→
车燃烧室
→
精镗销孔
→
检验
→
成品
。2.
根据权利要求1所述的带镶圈的电子束焊接活塞的加工方法，其特征在于，所述步骤
S3
中将活塞头部
(1)
的焊接面与活塞裙部
(2)
的焊接面对准后放置于电子束焊机内进行焊接，在关闭机器前，活塞表面温度为
160
±
10℃。3.
根据权利要求1所述的带镶圈的电子束焊接活塞的加工方法，其特征在于，所述步骤
S3
...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡忆明，张洪祥，王奕澍，戴凌云，谭小东，曹湘洁，胡厅，
申请(专利权)人：湖南江滨机器集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：