CN208496218U - 钢活塞预热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种钢活塞预热装置，包括：装配预热区域和焊前预热区域；第一电磁感应加热线圈，在活塞内圈和活塞外圈放置于装配预热区域时，第一电磁感应加热线圈覆盖活塞外圈；第二电磁感应加热线圈，在活塞内圈和活塞外圈装配后移动至焊前预热区域时，第二电磁感应加热线圈覆盖活塞外圈和活塞内圈；自动装配装置；自动移动装置；控制器，分别与第一电磁感应加热线圈、第二电磁感应加热线圈、自动装配装置、自动移动装置相连。通过本实用新型的技术方案，热能利用率高，节能环保，加热速度快，对焊接的影响更小，实现了自动化装配，大大提高了安全性，降低了工作人员的劳动强度，同时精确控制，工艺重复性好，产品品质稳定。

Description

钢活塞预热装置

技术领域

本实用新型涉及热处理技术领域，具体而言，涉及一种钢活塞预热装置。

背景技术

随着人们对环境问题重视程度的不断提升，对内燃机性能的要求也在不断提高。目前，载重汽车、工程机械都在向大功率、高负荷方向发展，强化程度不断提高，普通铝合金活塞已经越来越不能满足发动机发展的需求，钢活塞由于强度高、耐高温、韧性好、导热性好和抗疲劳性好等优点已经成为活塞发展的重要方向。激光焊接钢活塞由于其结构更为合理，在同样大小外形的情况下，可以布置更大的燃烧室，更大的内冷油道，活塞质量更小，可以提供更大的功率，是未来钢活塞的发展趋势。

由于结构因素，激光焊接钢活塞焊前必须将活塞外圈(头部)和内圈(裙部)装配在一起，并加热至一定温度。相关技术中，一般将活塞外圈放入电阻加热炉加热；当活塞外圈加热到一定温度后，取出进行手工装配，使其成为一个整体；将装配后的活塞整体放入电阻加热炉内加热，准备焊接，存在以下技术缺陷：

(1)热能利用率低，钢活塞的受热均匀性较差，加热效率比较低下。

(2)自动化程度低，存在一定的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提供一种钢活塞预热装置。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案提供了一种钢活塞预热装置，包括：装配预热区域和焊前预热区域，装配预热区域和焊前预热区域用于放置相应的钢活塞部件，钢活塞部件包括活塞内圈和活塞外圈；第一电磁感应加热线圈，在活塞内圈和活塞外圈放置于装配预热区域时，第一电磁感应加热线圈覆盖活塞外圈，对活塞外圈进行电磁加热；第二电磁感应加热线圈，在活塞内圈和活塞外圈装配后移动至焊前预热区域时，第二电磁感应加热线圈覆盖活塞外圈和活塞内圈，进行电磁加热；自动装配装置，与装配预热区域相邻，用于在装配预热区域内的活塞外圈预热完成后，装配活塞外圈和活塞内圈为一体；自动移动装置，与装配预热区域、焊前预热区域相邻，用于将装配后的活塞外圈和活塞内圈一体从装配预热区域移动至焊前预热区域；控制器，分别与第一电磁感应加热线圈、第二电磁感应加热线圈、自动装配装置、自动移动装置相连，用于控制第一电磁感应加热线圈、第二电磁感应加热线圈、自动装配装置、自动移动装置的启停。

在该技术方案中，通过装配预热区域和焊前预热区域，可以放置相应的钢活塞部件，有利于为电磁感应加热提供实现的空间区域，在活塞内圈和活塞外圈放置于装配预热区域时，通过第一电磁感应加热线圈覆盖活塞外圈，对活塞外圈进行电磁加热，活塞外圈膨胀，从而有利于实现活塞外圈与活塞内圈的自动装配，而且采用电磁感应加热，第一电磁感应加热线圈直接加热活塞外圈，相比普通电阻加热炉先加热电热体，再通过辐射加热活塞外圈，热能利用率提高30％左右，而且节能环保，另外相对于普通电阻加热炉启动时炉体及保温材料会吸收大量热能，启动慢，以及不工作时也需要维持一定温度，电磁感应加热启动更快，而且启动后可以直接进行钢活塞预热，效率更高，更节能，在活塞内圈和活塞外圈装配后移动至焊前预热区域时，通过第二电磁感应加热线圈覆盖活塞外圈和活塞内圈，进行电磁加热，可以得到更高的功率密度，大幅度缩短活塞的透热时间，加热速度快，从而在空气中表面氧化层相对于普通电阻加热炉加热可以减少80％以上，对焊接的影响更小，通过与装配预热区域、焊前预热区域相邻的自动移动装置，实现了自动化装配，代替了原来高温条件下的人工操作，大大提高了安全性，降低了工作人员的劳动强度，通过与装配预热区域、焊前预热区域相邻的自动移动装置，可以将装配后的活塞外圈和活塞内圈一体从装配预热区域移动至焊前预热区域，自动化程度更高，代替了原来高温条件下的人工操作，大大提高了安全性，降低了工作人员的劳动强度，通过与第一电磁感应加热线圈、第二电磁感应加热线圈、自动装配装置、自动移动装置相连的控制器，可以精确控制预热温度、预设时长、自动装配、自动移动，预热质量更加稳定，提升了自动化程度，而且相较于电阻加热会有大量热量辐射，严重影响操作人员的工作环境，本实用新型提出的钢活塞预热装置基本对工作环境没有不利影响，而且自动化程度更强，降低了工作人员的劳动强度，同时精确控制，工艺重复性好，产品品质稳定。

具体地，放置活塞内圈、活塞外圈在装配预热区域，活塞外圈在活塞内圈之上，控制器控制移动第一电磁感应加热线圈覆盖活塞外圈，启动第一电磁感应加热线圈对活塞外圈进行电磁感应加热，电磁感应加热的温度为200±40℃，并根据电磁感应加热热量和活塞外圈预热所需热量来确定电磁感应加热的加热时长，在达到加热时长时，启动自动装配装置，进行装配，将活塞外圈与活塞内圈转配为一体，启动自动移动装置，移动到焊前预热区域，控制器控制移动第二电磁感应加热线圈覆盖整体，启动第二电磁感应加热线圈进行电磁感应加热，电磁感应加热的温度为300±10℃，并根据电磁感应加热热量和整体预热所需热量来确定电磁感应加热的加热时长，在达到加热时长时，移出焊前加热区域，准备激光焊接。

在上述任一项技术方案中，优选地，第一电磁感应加热线圈的高度不小于活塞外圈的高度，第一电磁感应加热线圈可移动；第二电磁感应加热线圈的高度不小于活塞外圈和活塞内圈的装配一体的高度，第二电磁感应线圈可移动。

在该技术方案中，通过第一电磁感应加热线圈的高度不小于活塞外圈的高度，第一电磁感应加热线圈可移动，有利于实现移动第一电磁感应加热线圈，将活塞外圈进行全覆盖，有利于提升加热均匀性，从而提升产品质量，通过第二电磁感应加热线圈的高度不小于活塞外圈和活塞内圈的装配一体的高度，第二电磁感应线圈可移动，有利于移动第二电磁感应加热线圈将活塞外圈和活塞内圈的装配一体进行全覆盖，有利于提升受热均匀性，而且加热速度亏啊，对焊接影响更小。

在上述任一项技术方案中，优选地，自动装配装置包括：压盘，压盘置于活塞外圈的顶部，压盘可移动，压盘自活塞外圈的顶部向下移动，将活塞外圈压向活塞内圈，装配活塞外圈与活塞内圈为一体。

在该技术方案中，自动装配装置包括压盘，通过压盘可以移动将活塞外圈压向活塞内圈，装配活塞外圈与活塞内圈为一体，简单方便，可实现性强。

在上述任一项技术方案中，优选地，还包括：自动清洗装置，与控制器电相连，用于在活塞内圈、活塞外圈放置于装配预热区域之前，对活塞内圈、活塞外圈进行清洗；第一测温装置，设于装配预热区域，与控制器电相连；第二测温装置，设于焊前预热区域，与控制器电相连。

在该技术方案中，通过与控制器电相连的自动清洗装置，可以在活塞内圈、活塞外圈放置于装配预热区域之前，对活塞内圈、活塞外圈进行清洗，有利于提升产品品质，减少活塞内圈、活塞外圈的杂质对焊接的影响，通过设于装配预热区域，与控制器电相连的第一测温装置，可以提升装配预热区域加热活塞外圈时的温度控制精确度，通过设于焊前预热区域，与控制器电相连的第二测温装置，可以提升焊前预热区域加热活塞外圈与活塞内圈装配一体时的温度控制精确度，有利于实现精确控制，工艺重复性好，且产品品质稳定。

在上述任一项技术方案中，优选地，还包括：电源频率调节器，分别与第一电磁感应加热线圈、第二电磁感应加热线圈相连，用于调节电源频率，以控制第一电磁感应加热线圈、第二电磁感应加热线圈的加热强度，提升活塞受热均匀性。

在该技术方案中，通过分别与第一电磁感应加热线圈、第二电磁感应加热线圈相连的电源频率调节器，可以调节电源频率，从而控制第一电磁感应加热线圈、第二电磁感应加热线圈的加热强度，提升活塞受热均匀性，电源频率是根据活塞规格、材质、预热温度进行确定的，预先会存储不同活塞规格、不同材质、不同预热温度与电源频率的对应关系表，可以进行选择，从而设置出合理的电源频率，有利于精确控制，提升工艺重复性以及产品品质稳定性。

通过以上技术方案，采用电磁感应加热，电磁感应加热线圈直接加热活塞，相比普通电阻加热炉先加热电热体，再通过辐射加热活塞，热能利用率提高30％左右，而且节能环保，可以得到更高的功率密度，大幅度缩短活塞的透热时间，加热速度快，从而在空气中表面氧化层相对于普通电阻加热炉加热可以减少80％以上，对焊接的影响更小，实现了自动化装配，代替了原来高温条件下的人工操作，大大提高了安全性，降低了工作人员的劳动强度，同时精确控制，工艺重复性好，产品品质稳定。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的钢活塞预热装置的结构示意图；

图2示出了图1中A处的结构示意图；

图3示出了图1中B处的结构示意图，

其中，图1至图3中附图标记与部件之间的对应关系为：

102装配预热区域，104焊前预热区域，106第一电磁感应加热线圈，108第二电磁感应加热线圈，110活塞外圈，112活塞内圈，114自动装配装置，1142压盘，116自动移动装置，118控制器，120自动清洗装置，122第一测温装置，124第二测温装置，126电源频率调节器。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1至图3所示，根据本实用新型的实施例的钢活塞预热装置，包括：装配预热区域102和焊前预热区域104，装配预热区域102和焊前预热区域104用于放置相应的钢活塞部件，钢活塞部件包括活塞内圈112和活塞外圈110；第一电磁感应加热线圈106，在活塞内圈112和活塞外圈110放置于装配预热区域102时，第一电磁感应加热线圈106覆盖活塞外圈110，对活塞外圈110进行电磁加热；第二电磁感应加热线圈108，在活塞内圈112和活塞外圈110装配后移动至焊前预热区域104时，第二电磁感应加热线圈108覆盖活塞外圈110和活塞内圈112，进行电磁加热；自动装配装置114，与装配预热区域102相邻，用于在装配预热区域102内的活塞外圈110预热完成后，装配活塞外圈110和活塞内圈112为一体；自动移动装置116，与装配预热区域102、焊前预热区域104相邻，用于将装配后的活塞外圈110和活塞内圈112一体从装配预热区域102移动至焊前预热区域104；控制器118，分别与第一电磁感应加热线圈106、第二电磁感应加热线圈108、自动装配装置114、自动移动装置116相连，用于控制第一电磁感应加热线圈106、第二电磁感应加热线圈108、自动装配装置114、自动移动装置116的启停。

在该实施例中，通过装配预热区域102和焊前预热区域104，可以放置相应的钢活塞部件，有利于为电磁感应加热提供实现的空间区域，在活塞内圈112和活塞外圈110放置于装配预热区域102时，通过第一电磁感应加热线圈106覆盖活塞外圈110，对活塞外圈110进行电磁加热，活塞外圈110膨胀，从而有利于实现活塞外圈110与活塞内圈112的自动装配，而且采用电磁感应加热，第一电磁感应加热线圈106直接加热活塞外圈110，相比普通电阻加热炉先加热电热体，再通过辐射加热活塞外圈110，热能利用率提高30％左右，而且节能环保，另外相对于普通电阻加热炉启动时炉体及保温材料会吸收大量热能，启动慢，以及不工作时也需要维持一定温度，电磁感应加热启动更快，而且启动后可以直接进行钢活塞预热，效率更高，更节能，在活塞内圈112和活塞外圈110装配后移动至焊前预热区域104时，通过第二电磁感应加热线圈108覆盖活塞外圈110和活塞内圈112，进行电磁加热，可以得到更高的功率密度，大幅度缩短活塞的透热时间，加热速度快，从而在空气中表面氧化层相对于普通电阻加热炉加热可以减少80％以上，对焊接的影响更小，通过与装配预热区域102、焊前预热区域104相邻的自动移动装置116，实现了自动化装配，代替了原来高温条件下的人工操作，大大提高了安全性，降低了工作人员的劳动强度，通过与装配预热区域102、焊前预热区域104相邻的自动移动装置116，可以将装配后的活塞外圈110和活塞内圈112一体从装配预热区域102移动至焊前预热区域104，自动化程度更高，代替了原来高温条件下的人工操作，大大提高了安全性，降低了工作人员的劳动强度，通过与第一电磁感应加热线圈106、第二电磁感应加热线圈108、自动装配装置114、自动移动装置116相连的控制器118，可以精确控制预热温度、预设时长、自动装配、自动移动，预热质量更加稳定，提升了自动化程度，而且相较于电阻加热会有大量热量辐射，严重影响操作人员的工作环境，本实用新型提出的钢活塞预热装置基本对工作环境没有不利影响，而且自动化程度更强，降低了工作人员的劳动强度，同时精确控制，工艺重复性好，产品品质稳定。

具体地，放置活塞内圈112、活塞外圈110在装配预热区域102，活塞外圈110在活塞内圈112之上，控制器118控制移动第一电磁感应加热线圈106覆盖活塞外圈110，启动第一电磁感应加热线圈106对活塞外圈110进行电磁感应加热，电磁感应加热的温度为200±40℃，并根据电磁感应加热热量和活塞外圈110预热所需热量来确定电磁感应加热的加热时长，在达到加热时长时，启动自动装配装置114，进行装配，将活塞外圈110与活塞内圈112转配为一体，启动自动移动装置116，移动到焊前预热区域104，控制器118控制移动第二电磁感应加热线圈108覆盖整体，启动第二电磁感应加热线圈108进行电磁感应加热，电磁感应加热的温度为300±10℃，并根据电磁感应加热热量和整体预热所需热量来确定电磁感应加热的加热时长，在达到加热时长时，移出焊前加热区域，准备激光焊接。

第一电磁感应加热线圈106的高度不小于活塞外圈110的高度，第一电磁感应加热线圈106可移动；第二电磁感应加热线圈108的高度不小于活塞外圈110和活塞内圈112的装配一体的高度，第二电磁感应线圈可移动。

在该实施例中，通过第一电磁感应加热线圈106的高度不小于活塞外圈110的高度，第一电磁感应加热线圈106可移动，有利于实现移动第一电磁感应加热线圈106，将活塞外圈110进行全覆盖，有利于提升加热均匀性，从而提升产品质量，通过第二电磁感应加热线圈108的高度不小于活塞外圈110和活塞内圈112的装配一体的高度，第二电磁感应线圈可移动，有利于移动第二电磁感应加热线圈108将活塞外圈110和活塞内圈112的装配一体进行全覆盖，有利于提升受热均匀性，而且加热速度亏啊，对焊接影响更小。

如图1和图2所示，自动装配装置114包括：压盘1142，压盘1142置于活塞外圈110的顶部，压盘1142可移动，压盘1142自活塞外圈110的顶部向下移动，将活塞外圈110压向活塞内圈112，装配活塞外圈110与活塞内圈112为一体。

在该实施例中，自动装配装置114包括压盘1142，通过压盘1142可以移动将活塞外圈110压向活塞内圈112，装配活塞外圈110与活塞内圈112为一体，简单方便，可实现性强。

如图1所示，钢活塞预热装置还包括：自动清洗装置120，与控制器118电相连，用于在活塞内圈112、活塞外圈110放置于装配预热区域102之前，对活塞内圈112、活塞外圈110进行清洗；第一测温装置122，设于装配预热区域102，与控制器118电相连；第二测温装置124，设于焊前预热区域104，与控制器118电相连。

在该实施例中，通过与控制器118电相连的自动清洗装置120，可以在活塞内圈112、活塞外圈110放置于装配预热区域102之前，对活塞内圈112、活塞外圈110进行清洗，有利于提升产品品质，减少活塞内圈112、活塞外圈110的杂质对焊接的影响，通过设于装配预热区域102，与控制器118电相连的第一测温装置122，可以提升装配预热区域102加热活塞外圈110时的温度控制精确度，通过设于焊前预热区域104，与控制器118电相连的第二测温装置124，可以提升焊前预热区域104加热活塞外圈110与活塞内圈112装配一体时的温度控制精确度，有利于实现精确控制，工艺重复性好，且产品品质稳定。

如图1所示，钢活塞预热装置还包括：电源频率调节器126，分别与第一电磁感应加热线圈106、第二电磁感应加热线圈108相连，用于调节电源频率，以控制第一电磁感应加热线圈106、第二电磁感应加热线圈108的加热强度，提升活塞受热均匀性。

在该实施例中，通过分别与第一电磁感应加热线圈106、第二电磁感应加热线圈108相连的电源频率调节器126，可以调节电源频率，从而控制第一电磁感应加热线圈106、第二电磁感应加热线圈108的加热强度，提升活塞受热均匀性，电源频率是根据活塞规格、材质、预热温度进行确定的，预先会存储不同活塞规格、不同材质、不同预热温度与电源频率的对应关系表，可以进行选择，从而设置出合理的电源频率，有利于精确控制，提升工艺重复性以及产品品质稳定性。

以上结合附图详细说明了本实用新型的技术方案，本实用新型提出了一种钢活塞预热装置，通过采用电磁感应加热，电磁感应加热线圈直接加热活塞，相比普通电阻加热炉先加热电热体，再通过辐射加热活塞，热能利用率提高30％左右，而且节能环保，可以得到更高的功率密度，大幅度缩短活塞的透热时间，加热速度快，从而在空气中表面氧化层相对于普通电阻加热炉加热可以减少80％以上，对焊接的影响更小，实现了自动化装配，代替了原来高温条件下的人工操作，大大提高了安全性，降低了工作人员的劳动强度，同时精确控制，工艺重复性好，产品品质稳定。

在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种钢活塞预热装置，其特征在于，包括：

装配预热区域和焊前预热区域，所述装配预热区域和所述焊前预热区域用于放置相应的钢活塞部件，所述钢活塞部件包括活塞内圈和活塞外圈；

第一电磁感应加热线圈，在所述活塞内圈和所述活塞外圈放置于所述装配预热区域时，所述第一电磁感应加热线圈覆盖所述活塞外圈，对所述活塞外圈进行电磁加热；

第二电磁感应加热线圈，在所述活塞内圈和所述活塞外圈装配后移动至所述焊前预热区域时，所述第二电磁感应加热线圈覆盖所述活塞外圈和所述活塞内圈，进行电磁加热；

自动装配装置，与所述装配预热区域相邻，用于在所述装配预热区域内的所述活塞外圈预热完成后，装配所述活塞外圈和所述活塞内圈为一体；

自动移动装置，与所述装配预热区域、所述焊前预热区域相邻，用于将装配后的所述活塞外圈和所述活塞内圈一体从所述装配预热区域移动至所述焊前预热区域；

控制器，分别与所述第一电磁感应加热线圈、所述第二电磁感应加热线圈、所述自动装配装置、所述自动移动装置相连，用于控制所述第一电磁感应加热线圈、所述第二电磁感应加热线圈、所述自动装配装置、所述自动移动装置的启停。

2.根据权利要求1所述的钢活塞预热装置，其特征在于，

所述第一电磁感应加热线圈的高度不小于所述活塞外圈的高度，所述第一电磁感应加热线圈可移动；

第二电磁感应加热线圈的高度不小于所述活塞外圈和所述活塞内圈的装配一体的高度，所述第二电磁感应线圈可移动。

3.根据权利要求2所述的钢活塞预热装置，其特征在于，所述自动装配装置包括：

压盘，所述压盘置于所述活塞外圈的顶部，所述压盘可移动，所述压盘自所述活塞外圈的顶部向下移动，将所述活塞外圈压向所述活塞内圈，装配所述活塞外圈与所述活塞内圈为一体。

4.根据权利要求3所述的钢活塞预热装置，其特征在于，还包括：

自动清洗装置，与所述控制器电相连，用于在所述活塞内圈、所述活塞外圈放置于所述装配预热区域之前，对所述活塞内圈、所述活塞外圈进行清洗；

第一测温装置，设于所述装配预热区域，与所述控制器电相连；

第二测温装置，设于所述焊前预热区域，与所述控制器电相连。

5.根据权利要求4所述的钢活塞预热装置，其特征在于，还包括：

电源频率调节器，分别与所述第一电磁感应加热线圈、所述第二电磁感应加热线圈相连，用于调节电源频率，以控制所述第一电磁感应加热线圈、所述第二电磁感应加热线圈的加热强度，提升活塞受热均匀性。