CN111647727B - 发动机活塞的水冷淬火装置以及淬火方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发动机活塞的水冷淬火装置以及淬火方法，其中发动机活塞由铝合金或铝基复合材料铸造而成，其中水冷淬火装置包括振动盘、振动电机、框架底座以及弹性体，所述振动盘通过弹性体安装在框架底座上，所述振动盘上设置有振动电机以及水冷槽，发动机活塞放置在水冷槽中，当振动电机转动时振动盘发生振动从而使水冷槽中的冷却水表面保持波动,水冷槽上设置有波动分隔板将水冷槽中的大波动分隔为多个小波动，从而使各个活塞周围的波动更为密集和稳定，避免了冷却水由于振动溢出的现象，本发明通过直线式振动让活塞淬火时的冷却水液面保持振动，从而避免了水渍线在活塞表面的产生，提高了淬火质量，解决了现有技术的不足。

Description

发动机活塞的水冷淬火装置以及淬火方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体地，涉及一种发动机活塞的水冷淬火装置以及淬火方法。

背景技术

淬火是把钢加热到临界温度以上，保温一定时间后以大于临界冷却速度进行冷却，从而获得以马氏体为主的不平衡组织的一种热处理工艺方法。淬火是钢热处理工艺中应用最为广泛的工种工艺方法。

发动机的活塞一般由铝合金或铝基复合材料铸造而成，为保证其机械性能，需要对铸造后的活塞进行淬火处理。目前的活塞的淬火工艺中，一般采用水冷淬火，即将待淬火的活塞直接放入水槽中使之冷却。淬火时水线一般位于活塞销孔中部，且在淬火后会在活塞表面形成水渍线9，如图3所示，对于活塞的非加工面而言，出现明显的水渍线会降低活塞成品表面处理质量，且影响活塞成品外观。

专利文献CN110129534A公开了一种淬火装置，属于轴类加工领域。本发明包括冷却池、感应线圈、升降气缸、夹紧气缸、控制面板，控制面板控制升降气缸、夹紧气缸的工作，感应线圈设置在冷却池的上方，感应线圈的上方设有固定架、升降气缸、支架本体，加工时，通过调节支架本体与升降气缸连接处的固定螺栓，使工件、感应线圈位于同一平面，从而对工件实现淬火工艺的处理，但该设计仍然不能解决淬火后在活塞表面形成水渍线的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种发动机活塞的水冷淬火装置以及淬火方法。

根据各种实施例，本发明提供的一种发动机活塞的水冷淬火装置，包括水冷槽，还包括振动盘以及框架底座，所述水冷槽被设置在所述振动盘之上，所述振动盘通过弹簧弹性地设置在所述框架底座之上，所述振动盘通过传动板与振动电机相连，能够在振动电机的带动下直线式来回振动，发动机活塞由铝合金或铝基复合材料铸造而成。

根据各种实施例，所述的水冷槽上还设置有波动隔离板，所述波动隔离板将所述水冷槽分隔为多个用于放置所述发动机活塞的独立波动区域。

根据各种实施例，所述的水冷槽被分隔为9个所述的独立波动区域。

根据各种实施例，所述的多个独立波动区域在所述水冷槽的底部是连通的。

根据各种实施例，在所述的多个独立波动区域相对应的水槽底部分别设置有限位桩。

根据各种实施例，本发明还提供的一种发动机活塞的水冷淬火方法，包括如下步骤：

步骤一：将水冷槽设置在振动盘上，所述振动盘通过弹簧弹性地设置在框架底座上，所述振动盘通过传动板与振动电机相连；

步骤二：将发动机活塞放入所述水冷槽中；

步骤三：启动所述振动电机，使得所述水冷槽在所述振动电机的带动下，直线式来回振动。

根据各种实施例，还包括在所述水冷槽上设置波动隔离板，从而将所述水冷槽分隔为多个独立波动区域，多个所述的发动机活塞被分别放置在所述的多个独立波动区域中。

根据各种实施例，所述的水冷槽被分隔为9个所述的独立波动区域。

根据各种实施例，所述的多个独立波动区域在所述水冷槽的底部是连通的。

根据各种实施例，通过调整所述振动电机的振动参数，使得所述的发动机活塞与所述的水冷槽之间保持相对静止。

与现有技术相比，本发明的各种实施例分别具有如下有益效果中的一个或多个：

本发明通过直线式振动让活塞淬火时的冷却水液面保持振动，从而避免了水渍线的在活塞表面的产生。设置在水槽上的波动分隔板将水槽中产生的大波动分隔为了独立区域内的小波动，从而使各个活塞周围的波动更为密集和稳定，冷却水也不易在振动中溢出。另外将波动分隔板仅设置在水槽的上部，而水体在水槽下部仍是连通的，即分隔板只分隔波动，不分割水体，从而使水槽中的水体仍然保持为一个整体，使得水体作为一个整体具有更大的热容量，温度也更加均匀。本发明可以一次处理多个活塞，且每个活塞周围液面的波动相对独立又有同一性，在避免水渍线产生的同时还可达到更高的效率。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的淬火装置的正视图；

图2为本发明中一个优选实施例中振动盘的俯视示意图；

图3为现有技术中水渍线的示意图；

图4为本发明中一个优选实施例中的波动分隔的示意图；

图5为本发明中的另一实施例中的示意图。

图中示出：

发动机活塞1 弹性体6 限位桩10

振动盘2 波动隔离板7 支撑柱11

振动电机3 冷却水8 第一喷嘴12

传动板4 水渍线9 第二喷嘴13

框架底座5

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图3所示，为了使得活塞在水冷淬火时，不在活塞表面产生水渍线9，本发明提供了一种发动机活塞的水冷淬火装置，使得淬火液在对活塞进行淬火时，液面保持波动而非静止。

如图1所示，淬火装置包括振动盘2、振动电机3、框架底座5以及弹性体6，所述振动盘2通过弹性体6设置在框架底座5上，所述振动盘2上设置有振动电机3以及水冷槽，发动机活塞1被放置在水冷槽中，当振动电机3运行时，所述振动盘2发生振动从而使水冷槽中的冷却水8表面保持波动,有效避免在对发动机活塞1水冷淬火时在活塞表面形成水渍线9。

进一步地，所述弹性体6采用弹簧或弹性橡胶体。

具体地，如图1、图4所示，本发明中还包括传动板4以及波动隔离板7，所述振动电机3通过传动板4带动振动盘2呈直线式来回振动，所述波动隔离板7将水冷槽分割成多个独立波动区域，从而将整个水冷槽产生的大波动转换为各个独立波动区域内相对较小的波动，使得波动更为稳定，冷却水不易溢出。

进一步地，发动机活塞1放置在独立波动区域中，其中，波动隔离板7的设置应考虑水冷槽的实际尺寸、发动机活塞的尺寸等实际情况进行合理布置，在一个优选例中，如图2所示，所述水冷槽被波动隔离板7分割成9个独立波动区域。

具体地，所述波动隔离板7与水冷槽的底部存在间隙，波动隔离板7仅设置在水冷槽的上半部，各独立波动区域在水冷槽的底部仍然是相互连通的，这样设置的目的使得水冷槽的水体仍为一个整体，波动隔离板7隔离的仅仅是波动，从而使水温均匀可控，同时在一次处理的活塞较少时，避免多余独立波动区域中冷水的浪费。

具体地，如图1、图4所示，所述独立波动区域的底部设置有限位桩10，在各独立波动区域的相对应的水槽底部设置限位桩10，防止波动过大时，发动机活塞1与波动隔离板7或水冷槽侧面发生碰撞。

具体地，如图1所示，所述框架底座5上延伸出多个支撑柱11，所述弹性体6的数量与支撑柱11的数量相同，所述弹性体6安装在支撑柱11上。在一个优选例中，弹性体6与支撑柱11的数量都为6个。

淬火作业时，将水冷槽安装在在振动盘2上，所述振动盘2通过弹性体6弹性地安装在框架底座5上，所述振动盘2通过传动板4与振动电机3相连，将发动机活塞1放入所述水冷槽中。在控制装置的控制下，启动所述振动电机3，使所述水冷槽在所述振动电机3的带动下，直线式来回振动，水冷槽中的冷却水8在振动过程中液面保持不断波动，避免了发动机活塞1表面水渍线9的产生。

本发明中还设置有控制装置，能够调整所述振动电机3的振动参数，所述振动电机3连接有变频器，所述控制装置与变频器信号连接，通过控制装置能够调节变频器的频率从而实现振动电机3转速的调整，能够实现所述发动机活塞1与所述的水冷槽之间保持相对的静止，有效保证了产品的质量。

根据一些实施例，本发明提供了一种发动机活塞的水冷淬火装置，如图3所示，为了使得发动机活塞在水冷淬火时，不在活塞表面产生水渍线9，本发明提供了一种用于发动机活塞的水冷淬火的装置及方法，使得淬火液在对活塞进行淬火时，液面保持波动而非静止。

如图1所示，淬火水冷槽被设置在振动盘2上，而振动盘2则通过弹簧6被设置在框架底座5上。振动盘2上设置有振动电机3，振动电机3则通过传动板4带动振动盘2振动。

在对活塞1进行淬火时，首先将活塞1放入振动盘2的水冷槽中，而后启动振动电机3，振动电机3通过传动板4带动振动盘2进行直线式振动。水冷槽中的冷却水8在振动过程中液面保持不断波动，避免了活塞1表面水渍线的产生，如图2所示。

如图2所示，在水冷槽上，还可以进一步设置波动隔离板7，波动隔离板7将冷却水槽分隔为多个独立的波动区域，从而将整个水槽产生的大波动转换为各个波动区域内相对较小的波动，使得波动更为稳定，冷却水不易溢出。图2的实施例中，波动隔离板7将冷却水槽分割为了9个独立波动区域。

进一步地，如图4所示，波动隔离板7仅设置在冷却的水槽的上半部，各独立波动区域在水槽的底部仍然是相互连通的，这样设置的目的是使得水冷槽的水体仍为一个整体，波动隔离板7隔离的仅仅是波动，从而使水温更为均匀可控，同时在一次处理的活塞较少时，避免多余独立波动区域中冷水的浪费。

进一步，如图4所示，在各独立波动区域的相对应的水槽底部，设置有限位桩10，防止波动过大时，活塞1与波动隔离板7或水槽侧面发生碰撞。

根据上述各种实施例，本发明所提供的水冷淬火装置，进一步地，如图5所示，还在发动机活塞1的上半部分的周边设置有两个压缩空气喷嘴，定义为第一喷嘴12、第二喷嘴13，第一喷嘴12、第二喷嘴13喷射的压缩空气的方向相对于发动机活塞1的轴线是偏心的且方向相反，这样所喷射的压缩空气并非正对活塞外表面，并且随着所喷射的压缩空气冲击到发动机活塞1上半部的外表面，压缩空气必然会沿着发动机活塞1上半部的外表面分出至少上下两路气流，其中向下的气流正好冲向水冷槽中的冷却水液面，配合上述实施例中的水冷槽中的冷却水的振动，抑制较大的波动，使得波动更为稳定，冷却水不易溢出。

进一步地，上述第一喷嘴12、第二喷嘴13通过同时喷射同时停止地间隔方式喷射压缩空气，例如这样的间隔可以是1秒，可以配合冷却水的波动，进一步抑制发动机活塞1表面水渍线9的产生。

进一步地，上述第一喷嘴12、第二喷嘴13通过脉冲方式喷射压缩空气，喷射的脉冲频率正好与水冷槽中的冷却水的振动频率相适应，使得喷射的压缩空气更好地抑制较大的波动，使得波动更为稳定，冷却水不易溢出，并可以更进一步地抑制发动机活塞1表面水渍线9的产生。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种发动机活塞的水冷淬火装置，包括水冷槽，其特征在于，还包括振动盘(2)以及框架底座(5)，所述水冷槽被设置在所述振动盘(2)之上，所述振动盘(2)通过弹簧被弹性地设置在所述框架底座(5)之上，所述振动盘(2)通过传动板(4)与振动电机(3)相连，能够在振动电机(3)的带动下直线式来回振动，其中所述的发动机活塞由铝合金或铝基复合材料铸造而成；

所述水冷槽上还被设置有波动隔离板(7)，所述波动隔离板(7)将所述水冷槽分隔为多个用于放置所述发动机活塞的独立波动区域；

多个所述独立波动区域在所述水冷槽的底部是连通的。

2.如权利要求1所述的发动机活塞的水冷淬火装置，其特征在于，所述水冷槽被分隔为9个所述的独立波动区域。

3.如权利要求1所述的发动机活塞的水冷淬火装置，其特征在于，在多个所述独立波动区域相对应的水槽底部分别地被设置有限位桩(10)。

4.一种发动机活塞的水冷淬火方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将水冷槽设置在振动盘(2)上，所述振动盘(2)通过弹簧被弹性地设置在框架底座(5)上，所述振动盘(2)通过传动板(4)与振动电机(3)相连；

步骤二：将发动机活塞放入所述水冷槽中；

步骤三：启动所述振动电机(3)，使得所述水冷槽在所述振动电机(3)的带动下，直线式来回振动；

还包括在所述水冷槽上设置波动隔离板(7)，从而将所述水冷槽分隔为多个独立波动区域，多个所述的发动机活塞被分别放置在多个所述独立波动区域中；

多个所述独立波动区域在所述水冷槽的底部是连通的。

5.如权利要求4所述的发动机活塞的水冷淬火方法，其特征在于，所述水冷槽被分隔为9个所述独立波动区域。

6.如权利要求4所述的发动机活塞的水冷淬火方法，其特征在于，通过调整所述振动电机(3)的振动参数，使得所述发动机活塞与所述水冷槽之间保持相对静止。

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