[发明专利]一种焊前分段式加热与压装的方法和装置

说明书

本发明的一种焊前分段式加热与压装的方法和装置，用于汽车发动机钢活塞的内圈、外圈过盈配合的加热与压装包括以下步骤：S1、钢活塞的内圈、外圈移动至压装前的感应加热工位，所述感应加热工位为多个，分别同步对内圈和外圈进行梯度升温加热，保证内圈、外圈温度的均匀性，降低温度差；S2、将完成加热的内圈与外圈移动至压装工位，压装成钢活塞；S3、压装成型的钢活塞移动至焊前预热工位，对钢活塞进行整体加热至焊接所需的温度。采用多个感应加热工位，可以大幅缩短焊前加热的加热时间(仅为单工位感应加热所需时间的1/4)并进一步降低内、外圈温度差(±10℃以内)，钢活塞零件实现更加高效的加热过程，提升了钢活塞整体的加工效率。

技术领域

本发明属于金属材料焊接成形技术领域，特别涉及一种焊前分段式加热与压装的方法和装置。

背景技术

作为燃油汽车的心脏，发动机无疑是动力系统改造升级最重要的一环。近年来，锻钢材料由于其自身强度高、热膨胀系数小、密度高、导热性低等特点，已经成为活塞制造中最具发展前景的新型材料。相比于传统铝制活塞，钢活塞具有更少排放、更低生产成本、更强动力、更低油耗、更长换油周期等优点。业内普遍认为，钢活塞行业是未来活塞行业的必经之路，并将在未来3-5年内全面替代铝制活塞。

由于钢活塞具有内流道，目前的钢活塞需要将内圈、外圈进行过盈配合压装后进行激光焊接成形。目前钢活塞常用材料为42CrMo，碳含量较高，在焊接过程中容易因温度梯度而产生焊接裂纹，目前在焊接(真空电子束焊、激光焊)之前需要进行焊前加热(一般为200℃以上)。例如申请号201810508873.1的中国发明专利，公开了钢活塞预热装置和方法，在活塞压装前对活塞外圈进行加热，压装后对活塞整体进一步加热，但该加热方法存在活塞内圈、外圈温度不一致的问题，内圈、外圈虽可以进行压装，但由于内圈、外圈温差较大，压装的贴合面易出现氧化层，导致后续的激光焊接效果不能有效保证。此外因活塞外圈压装前加热是由接近室温的温度加热至160-240℃，需耗费较长时间，对于活塞整体加工的效率产生严重影响，怎样提高加热效率是提升活塞制作的重要因素。再者对于压装过程中，现有方法只能判断压装合格或异常，异常状态下，外圈可能以偏斜状态压装至内圈中，压装质量不能保证。

发明内容

本发明为了克服现有技术的缺点，提出一种焊前分段式加热与压装的方法和装置，在钢活塞的内圈、外圈进行多次加热梯度升温，实现更高的加热效率，并能有效降低钢活塞内圈、外圈在焊接过程中的温度差，提升焊接质量。

本发明的一种焊前分段式加热与压装的方法，用于汽车发动机钢活塞的内圈、外圈过盈配合的加热与压装包括以下步骤：

S1、钢活塞的内圈、外圈移动至压装前的感应加热工位，所述感应加热工位为多个，分别同步对内圈和外圈进行梯度升温加热，保证内圈、外圈温度的均匀性，降低温度差；

S2、将完成加热的内圈与外圈移动至压装工位，压装成钢活塞；

S3、压装成型的钢活塞移动至焊前预热工位，对钢活塞进行整体加热至焊接所需的温度。

进一步地，步骤S1中，所述内圈、外圈加热后的温度差小于等于50℃；

所述感应加热工位通过双感应加热线圈同步对钢活塞内圈、外圈进行感应加热，内圈加热温度为150-300℃，外圈加热温度为200-350℃。

优选地，所述内圈、外圈分别加热至300℃、350℃后自动开启保温状态，直至压装前感应加热结束。

进一步地，所述步骤S2中压装成钢活塞的过程中实时监控压装状态，

若压装状态为合格，进入步骤S3；

若压装状态为不合格，重新调整压装姿态进行再次压装，或进入步骤S1；

若压装状态为异常，将内圈和外圈移至中转台。