[发明专利]消除热裂纹的方法

说明书

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。

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(Method Of Removal Of Heat Checking)”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。

背景技术

1.技术领域

本发明涉及消除热裂纹的系统。更具体地，本发明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。

发明内容

前面已经大致概述了本发明的特征和技术优点以使本发明的以下详细描述能够更好地理解。形成本发明的权利要求的主题的本发明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发明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发明的精神和范围。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，本发明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。