CN106238897B - 一种液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统 - Google Patents

一种液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统，包括系统承重梁，系统承重梁上用螺栓固定有炉体一和炉体二两个炉体，炉体一和炉体二之间设置有高频电源，炉体一和炉体二另一旁分别设置有机械手，系统承重梁上还固定有一对加压液压系统，一对加压液压系统分居一对机械手两侧，每个加压液压系统下面连接有淬火系统，淬火系统安装在淬火支撑柱上面，淬火支撑柱底部设置有冷却池，冷却池旁边设置有工件运输箱，机械手、加压液压系统、冷却池、工件运输箱均以高频电源对称设置，本发明解决了现有技术中存在的缸体焊接时由于发热不均匀而影响缸体真空扩散焊质量的问题。

Description

一种液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统
技术领域
本发明属于机电设备技术领域，具体涉及一种液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统。
背景技术
目前用于液压泵双金属缸体的真空扩散焊焊接设备是真空热压炉，它的生产方式是以炉为单位断续式生产，即每炉装若干个缸体。装炉、焊接、出炉为一个生产循环，而且装炉、焊接控制和出炉均由人工操作，工人劳动强度大，生产效率低，而且出炉时被焊缸体仍有400℃～500℃的高温，对操作工人有安全隐患。传统的真空热压炉一般采用石墨电阻发热体或电磁感应直接加热，这两种加热方式均有缺陷：石墨电阻发热体受高温氧化的影响(在600℃～900℃氧化速度最快)，使用一段时间后由于氧化而变得薄厚不均匀，因而发热不均匀从而使炉内产生较大温区，影响缸体真空扩散焊质量，产生较多废品；电磁感应直接加热，加热方式是用高频或超高频电源对被焊双金属缸体进行直接感应加热。虽然这种加热方式有着缸体加热速度快、发热效率高等诸多优点，但是存在的缺点也是明显的，甚至对某些被焊双金属缸体的焊接质量是致命的。产生这一现象的原因是由电磁感应加热原理决定的：感应加热原理为在被焊缸体上产生交变的电流，从而产生交变的磁场，再利用交变磁场产生涡流达到加热的效果。在实际应用中，被焊双金属缸体大小不同，形状各异，涡流会在一些不同部位大小不同，因而发热也不同，这就会使双金属扩散焊焊接温度不均匀，无法到达整体加热目的，从而影响缸体真空扩散焊质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统，解决了现有技术中存在的缸体焊接时由于发热不均匀而影响缸体真空扩散焊质量的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统，包括系统承重梁，系统承重梁上用螺栓固定有炉体一和炉体二两个炉体，炉体一和炉体二之间设置有高频电源，炉体一和炉体二另一旁分别设置有机械手，系统承重梁上还固定有一对加压液压系统，一对加压液压系统分居一对机械手两侧，每个加压液压系统下面连接有淬火系统，淬火系统安装在淬火支撑柱上面，淬火支撑柱底部设置有冷却池，冷却池旁边设置有工件运输箱，机械手、加压液压系统、冷却池、工件运输箱均以高频电源对称设置。
本发明的特点还在于，
炉体一和炉体二结构相同，包括炉体中筒，炉体中筒上下设置有炉体上盖和炉体下盖，炉体上盖和系统承重梁之间用螺栓固定，炉体中筒由外筒和内筒组成，中间有冷却循环水用以给炉体降温，炉体中筒的内筒内有炉膛，炉膛和炉体中筒浇注成型被制作成整体，炉膛腔体内设置有上顶杆及压头和下顶杆及压头，炉膛内预制有高频感应线圈，炉膛腔体内壁还制作有石墨发热体，作为液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统的发热源，炉体中筒外部还上下设置有一对高频感应圈密封出入口，炉体一和炉体二上的高频感应圈密封出入口以高频电源对称，且和高频电源连接。
炉体上盖和系统承重梁、螺栓之间还设置有“O型密封圈”，用以保证炉内真空状态。
炉体中筒与炉体下盖采用动态连接，在真空扩散焊时，下顶杆及压头底部的液压升降系统驱动炉体下盖底部的下盖及水冷系统上行，将炉体下盖顶起与炉体中筒闭合，在炉体抽真空后，由于炉内处于真空状态形成负压，炉体中筒与炉体下盖也处于密封状态。
炉体中筒两侧分别设置有真空管道和温度观察窗，用以炉体抽真空和观察炉内温度，真空管道与外部真空机组相连，真空机组内部设置有真空罐，真空管道、真空机组、真空罐共同组成真空系统，另外，在系统承重梁上安装有红外测温仪，红外测温仪安装高度与温度观察窗相齐，红外测温仪能够通过温度观察窗测试炉内温度并将温度信号传递到中央控制室用以控制缸体真空扩散焊工作程序。
本发明的有益效果是，一种液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统，在被焊缸体出炉后由淬火系统进行淬火处理，这既可以提高缸体的力学性能，又能降低缸体生产能耗和成本，同时降低了缸体真空扩散焊操作时的安全风险，而目前的液压泵缸体真空扩散焊是在真空热压炉内进行，只能做真空扩散焊一道工序。
附图说明
图1是本发明一种液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统的系统结构图；
图2是本发明一种液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统中炉体结构图；
图3是本发明一种液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统中炉体原理结构图；
图4是本发明一种液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统中真空系统结构图。
图中，1.系统承重梁，2.炉体一，3.高频电源，4.炉体二，5.机器人机械手，6.加压液压系统，7.被焊缸体，8.淬火系统，9.淬火支撑柱，10.冷却池，11.工件存运箱，12.真空管道，13.感应线圈，14.上盖及水冷系统，15.上顶杆及压头，16.温度观察窗，17.红外测温仪，18.下顶杆及压头，19.下盖及水冷系统，20.液压升降系统，21.炉体上盖，22.石墨发热体，23.炉膛，24.炉体中筒，25.高频感应圈密封出入口，26.炉体下盖，27.真空机组，28.真空罐。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统，系统结构图如图1所示，包括系统承重梁1，系统承重梁1上用螺栓固定有炉体一2和炉体二4两个炉体，炉体一2和炉体二4之间设置有高频电源3，炉体一2和炉体二4另一旁分别设置有机械手5，系统承重梁1上还固定有一对加压液压系统6，一对加压液压系统6分居一对机械手5两侧，每个加压液压系统6下面连接有淬火系统8，淬火系统8安装在淬火支撑柱9上面，淬火支撑柱9底部设置有冷却池10，冷却池10旁边设置有工件运输箱11，机械手5、加压液压系统6、冷却池10、工件运输箱11均以高频电源3对称设置。
其中，炉体一2和炉体二4结构相同，如图2、图3所示，包括炉体中筒24，炉体中筒24上下设置有炉体上盖21和炉体下盖26，炉体上盖21和系统承重梁1之间用螺栓固定，炉体中筒24由外筒和内筒组成，中间有冷却循环水用以给炉体降温，炉体中筒24的内筒内有炉膛23，炉膛23和炉体中筒24浇注成型被制作成整体，炉膛23腔体内设置有上顶杆及压头15和下顶杆及压头18，炉膛23内预制有高频感应线圈13，炉膛23腔体内壁还制作有石墨发热体22，作为液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统的发热源，炉体中筒24外部还上下设置有一对高频感应圈密封出入口25，炉体一2和炉体二4上的高频感应圈密封出入口25以高频电源3对称，且和高频电源3连接。炉体上盖21和系统承重梁1、螺栓之间还设置有“O型密封圈”，用以保证炉内真空状态。炉体中筒24与炉体下盖26采用动态连接，在真空扩散焊时，下顶杆及压头18底部的液压升降系统20驱动炉体下盖26底部的下盖及水冷系统19上行，将炉体下盖26顶起与炉体中筒24闭合，在炉体抽真空后，由于炉内处于真空状态形成负压，炉体中筒24与炉体下盖26也处于密封状态。
如图4所示，炉体中筒24两侧分别设置有真空管道12和温度观察窗16，用以炉体抽真空和观察炉内温度，真空管道12与外部真空机组27相连，真空机组27内部设置有真空罐28，真空管道12、真空机组27、真空罐28共同组成真空系统，另外，在系统承重梁1上安装有红外测温仪17，红外测温仪17安装高度与温度观察窗16相齐，红外测温仪17能够通过温度观察窗16测试炉内温度并将温度信号传递到中央控制室用以控制缸体真空扩散焊工作程序。
本发明一种液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统，工作原理如下：
炉体一2和炉体二4共用一套高频电源3，轮回间歇工作，即炉体一2加热焊接时，炉体二4在做淬火处理，反之，炉体二4在加热焊接时炉体一2在做淬火处理。炉体内的缸体高频真空扩散焊工艺步骤如下：在炉体二4位置时，机器人机械手5将被焊缸体7放置在下顶杆及压头18上，再由液压升降系统20将被焊缸体7顶起到炉内焊接位置，下盖及水冷系统19同时被顶起，炉体封闭，真空系统对炉内抽真空。上述工步完成后，按照液压泵缸体真空扩散焊工艺规程，对被焊缸体7进行加热、加压及保温等工艺步骤。真空扩散焊完成后，由液压升降系统20将被焊缸体7下降到淬火位置，再由机器人机械手5抓起被焊缸体7旋转并放置在淬火支撑柱9上，加压液压系统6下行并对被焊缸体7加压(这一过程是防止缸体在急剧降温时双金属界面脱焊)，淬火系统8对被焊缸体7进行淬火处理。上述工步完成后，由机器人机械手5将被焊缸体7推入到工件存运箱11中，一个双金属缸体的高频真空扩散焊工艺过程完成。
在密封炉体内，高频电源3加载在感应线圈13上，受高频感应电流作用，石墨发热体22上产生涡流从而发热。由于石墨是良导体(导热系数约为130W/m.k)，散热效果好，能够迅速在整个石墨发热体22上达到热量均衡。石墨发热体22在高温(600℃以上)时，在真空炉内主要以辐射为主传递热量，双金属被焊缸体7受石墨发热体辐射热量而被加热，上述加热过程，避免了感应电流直接作用在被焊缸体7上产生发热不均匀现象。另外，如图1所示，由于双金属缸体基体材料45#钢的真空扩散焊温度与其淬火温度大致相同(约为8400℃)，所以在真空扩散焊结束后，炉体的液压升降系统20将被焊缸体7退出炉体，然后由机器人机械手5将其转移到淬火支撑柱9上，再由淬火系统8对其进行淬火处理，最后再将被焊缸体7集中进入热处理炉进行高温回火处理，从而完成了被焊缸体的调质处理。
本发明一种液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统，将液压泵双金属缸体真空扩散焊由原来在真空热压炉内进行转变为高频真空扩散焊系统连续生产，生产过程实现了全自动。传统的真空扩散焊都是在真空热压炉内进行，生产节拍以炉为单位进行，即每炉装若干个缸体。装炉、焊接、出炉为一个生产循环，而且装炉、焊接控制和出炉均由人工操作，工人劳动强度大，生产效率低，而且出炉时被焊缸体仍有400℃～500℃的高温，对操作工人有安全隐患。液压泵双金属缸体高频真空扩散焊系统改变了传统的生产模式，装炉、焊接、出炉及淬火处理均由系统自动进行，而且出炉时缸体处于常温状态，提高了生产效率，消除了生产安全风险。2、传统的真空热压炉一般采用石墨电阻发热体或电磁感应直接加热，这两种加热方式均有缺陷：石墨电阻发热体受高温氧化的影响，使用一段时间后由于氧化而变得薄厚不均匀，因而发热不均匀从而使炉内产生较大温区，影响缸体真空扩散焊质量，产生较多废品；电磁感应直接加热，被焊缸体因结构不同而受感应电流影响，发热不均匀而影响焊接质量。液压泵双金属缸体高频真空扩散焊系统是对炉内石墨筒感应加热，由于石墨传导热量快，因而发热不受石墨筒壁薄厚不均匀的影响，避免了上述两种发热体的缺陷，从而保证了真空扩散焊质量。

Claims (4)

1.一种液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统，其特征在于，包括系统承重梁(1)，系统承重梁(1)上用螺栓固定有炉体一(2)和炉体二(4)两个炉体，所述炉体一(2)和炉体二(4)之间设置有高频电源(3)，炉体一(2)和炉体二(4)另一旁分别设置有机械手(5)，所述系统承重梁(1)上还固定有一对加压液压系统(6)，一对加压液压系统(6)分居一对机械手(5)两侧，每个所述加压液压系统(6)下面连接有淬火系统(8)，淬火系统(8)安装在淬火支撑柱(9)上面，淬火支撑柱(9)底部设置有冷却池(10)，冷却池(10)旁边设置有工件运输箱(11)，所述机械手(5)、加压液压系统(6)、冷却池(10)、工件运输箱(11)均以所述高频电源(3)对称设置；
所述炉体一(2)和炉体二(4)结构相同，包括炉体中筒(24)，炉体中筒(24)上下设置有炉体上盖(21)和炉体下盖(26)，炉体上盖(21)和所述系统承重梁(1)之间用螺栓固定，所述炉体中筒(24)由外筒和内筒组成，中间有冷却循环水用以给炉体降温，炉体中筒(24)的内筒内有炉膛(23)，炉膛(23)和炉体中筒(24)浇注成型被制作成整体，炉膛(23)腔体内设置有上顶杆及压头(15)和下顶杆及压头(18)，炉膛(23)内预制有高频感应线圈(13)，炉膛(23)腔体内壁还制作有石墨发热体(22)，作为液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统的发热源，所述炉体中筒(24)外部还上下设置有一对高频感应圈密封出入口(25)，炉体一(2)和炉体二(4)上的高频感应圈密封出入口(25)以所述高频电源(3)对称，且和高频电源(3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统，其特征在于，所述炉体上盖(21)和所述系统承重梁(1)、螺栓之间还设置有“O型密封圈”，用以保证炉内真空状态。
3.根据权利要求1所述的一种液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统，其特征在于，所述炉体中筒(24)与炉体下盖(26)采用动态连接，在真空扩散焊时，下顶杆及压头(18)底部的液压升降系统(20)驱动炉体下盖(26)底部的下盖及水冷系统(19)上行，将炉体下盖(26)顶起与炉体中筒(24)闭合，在炉体抽真空后，由于炉内处于真空状态形成负压，炉体中筒(24)与炉体下盖(26)也处于密封状态。
4.根据权利要求1所述的一种液压泵双金属缸体高频真空扩散焊智能制造系统，其特征在于，所述炉体中筒(24)两侧分别设置有真空管道(12)和温度观察窗(16)，用以炉体抽真空和观察炉内温度，真空管道(12)与外部真空机组(27)相连，真空机组(27)内部设置有真空罐(28)，真空管道(12)、真空机组(27)、真空罐(28)共同组成真空系统，另外，在所述系统承重梁(1)上安装有红外测温仪(17)，红外测温仪(17)安装高度与温度观察窗(16)相齐，红外测温仪(17)能够通过温度观察窗(16)测试炉内温度并将温度信号传递到中央控制室用以控制缸体真空扩散焊工作程序。
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