一种锻钢活塞激光焊连接装置及工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106944753A(43)申请公布日2017.07.14(21)申请号201710337546.X(22)申请日2017.05.15(71)申请人吉林大学地址130012吉林省长春市前进大街2699号(72)发明人阮野苏金龙邱小明邢飞罗翠(74)专利代理机构长春吉大专利代理有限责任公司22201代理人朱世林(51)Int.Cl.B23K26/60(2014.01)B23K26/21(2014.01)B23K26/346(2014.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种锻钢活塞激光焊连接装置及工艺(57)摘要本发明涉及一种锻钢活塞激光焊连接装置及工艺。该装置主要由激光器、中频感应加热装置、可调变速旋转装置、活塞夹持装置、底座和支撑构件组成；工艺步骤：1、表面预处理：活塞表面用机械方法处理后，放入丙酮溶液中超声波清洗；2、装配：精确定位后，启动活塞夹持装置固定活塞，范围(Φ)为100-150mm；3、预热：接通中频感应加热装置电源，预热活塞，预热温度为350-500℃，预热时间为1-3min；4、焊接：关闭中频感应加热装置电源，启动可调变速旋转装置，活塞旋转速度为0.5-0.9m/min；启动激光器焊接活塞，激光器的功率为3-5kw；5、随炉缓冷：将活塞放入350-400℃恒温保温炉中，关闭电源；活塞随炉冷却。本发明可解决焊后接头开裂的问题，保证锻钢活塞激光焊接头的焊接质量。CN106944753ACN106944753A权利要求书1/1页1.一种锻钢活塞激光焊连接装置，主要由激光器(1)、中频感应加热装置(2)、可调变速旋转装置(3)、活塞夹持装置(4)、底座(5)和支撑构件(6)组成，其特征在于：所述底座(5)用于焊接时工装精确定位，两个支撑构件(6)位于底座(5)上，内部装有小型电机、减速装置和气动装置；所述可调变速旋转装置(3)位于支撑构件(6)中，旋转速度即焊接速度范围为0-5m/min，通过电机和减速装置实现锻钢活塞匀速旋转；所述活塞夹持装置(4)位于可调变速旋转装置(3)上，夹持范围(Φ)为100-150mm，通过气动驱动五个外露的夹钳固定锻钢活塞；所述中频感应加热装置(2)为独立结构，进行恒温加热，两个前伸的加热线圈加热锻钢活塞被焊两侧；所述激光器(1)为独立结构，功率为3-5kw，激光头正悬于被加工工件上方，可上下左右调节，用于锻钢活塞的焊接。2.采用上述装置进行锻钢活塞激光焊连接工艺，包括以下步骤：第一步，表面预处理：锻钢活塞表面采用机械方法进行处理；锻钢活塞放入丙酮溶液中进行超声波清洗去除油污；第二步，装配：锻钢活塞精确定位后，启动活塞夹持装置(4)固定活塞，装置夹持范围(Φ)为100-150mm；第三步，预热：接通中频感应加热装置(2)电源，将锻钢活塞进行预热，中频感应加热装置进行恒温加热，预热温度为350-500℃，预热时间为1-3min；第四步，焊接：关闭中频感应加热装置(2)电源，启动可调变速旋转装置(3)，旋转速度即焊接速度范围为0-5m/min，设定的焊接速度为0.5-0.9m/min，匀速旋转锻钢活塞；同时启动激光器(1)焊接锻钢活塞，激光器的功率为3-5kw。第五步，随炉缓冷：将锻钢活塞放入350-400℃恒温保温炉中，关闭电源；锻钢活塞随炉冷却。2CN106944753A说明书1/4页一种锻钢活塞激光焊连接装置及工艺技术领域：[0001]本发明涉及一种锻钢活塞激光焊连接装置及工艺，应用于制造中、重型卡车柴油发动机活塞，针对锻钢活塞难以加工的部位通过激光焊连接而成，属于焊接和连接技术领域。背景技术：[0002]柴油发动机是通过气缸和活塞的作用将内能转化为动能的装置。活塞是柴油发动机的重要部件之一。柴油发动机工作时，活塞高速往复运转，承受400-450℃高温和13-20Mpa高压气体的冲刷，这就要求活塞必须具备耐高温、抗氧化、抗腐蚀、耐热冲击和耐磨损等性能，目前，中、重型卡车柴油发动机活塞采用锻钢材料制造。中、重型卡车柴油发动机活塞分为顶部和裙部两部分，体积大，结构复杂，采用锻钢难以一次加工成型，需要分多次工艺完成，对于难以加工的部位往往需要通过连接而成。制造活塞的锻钢材料多为42CrMo和38MnVS6，根据据碳当量公式：CE(IIW)＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15计算可知，42CrMo和38MnVS6的碳当量分别为0.67-0.89％和0.59-0.71％。42CrMo和38MnVS6属于中碳高强钢，焊接性较差。42CrMo和38MnVS6锻钢材料的连接方法有栓接、铆接和摩擦焊等。栓接和铆接工艺安全可靠，不影响母材性能；但栓接和铆接制造的活塞存在成本高、制造工艺复