CN2811314Y - 消除发动机气门盘端锥面拉应力的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型所述的一种消除发动机气门盘端锥面拉应力的装置，包括机架、工作台、加热装置、夹具和控制机构，工作台包括静止工作台和活动工作台，前者直接固定在机架上，后者则通过进给装置安装在机架上；加热装置采用感应加热装置，它包括感应加热电源和感应线圈并安装在静止工作台上，感应线圈安装在感应加热电源的功率输出装置上，并且位于夹具固定工件的正前方；活动工作台是具有进给装置的工作台，夹紧发动机气门的夹具设置在活动工作台靠近感应线圈的台面位置上。本实用新型所述的装置，使发动机气门盘端锥面堆焊后马上就能加热去应力，解决发动机气门锥面焊层或盘端容易开裂这一技术难题。

Description

消除发动机气门盘端锥面拉应力的装置

技术领域

本实用新型涉及一种消除应力的装置，特别涉及一种利用感应加热的方法消除发动机气门盘端锥面拉应力的装置。

背景技术

堆焊技术是利用焊接方法进行强化机械零件表面的一种维修技术，利用这一技术可以改变零件表面的化学成分和组织结构，完善其性能，延长零件的使用寿命，具有重要的经济价值。为了提高发动机气门密封面(即锥面或称盘锥面)的寿命，需要在发动机气门盘端锥面上堆焊硬质合金，但焊层或盘端经常出现即时开裂或延迟开裂的现象，通过测定是堆焊后发动机气门盘端锥面存在拉应力造成。现有技术中，有以下消除发动机气门盘端锥面拉应力的方法：

(1)、采用氧乙炔加热的方法消除发动机气门锥面应力，但是该方法加热温度难控制，而且很不安全，劳动强度大。

(2)、采用入热处理炉的方法消除发动机气门锥面应力，但是堆焊后不能马上加热去应力，有的发动机气门在没有做去应力前就因拉应力而开裂，并且该方法去应力后，发动机气门变形较大。

上述方法一方面消除气门锥面应力不理想，另一方面它们也不是由一台专门设备一次操作完成，效率不高，质量也不容易控制。

实用新型内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本实用新型的目的是提供一种采用感应加热消除发动机气门盘端锥面拉应力的装置，对气门锥面堆焊后马上进行加热去应力，及时消除堆焊产生的拉应力，解决发动机气门锥面焊层或盘端容易开裂这一技术难题。

本实用新型的目的可以通过以下的技术措施来实现：一种消除发动机气门盘端锥面拉应力的装置，包括机架、工作台、加热装置、夹具和控制装置，其特征是工作台包括静止工作台和活动工作台，前者直接固定在机架上，后者则通过进给装置安装在机架上；加热装置采用感应加热装置，它包括感应加热电源和感应线圈并安装在静止工作台上，感应线圈安装在感应加热电源的功率输出装置上，并且位于夹具固定工件的正前方；活动工作台是具有进给装置的工作台，夹紧发动机气门的夹具设置在活动工作台靠近感应线圈的台面位置上。

本实用新型中的设备可以做以下改进：所述的静止工作台上设有冷却装置，冷却装置与感应加热电源相连，用于控制感应加热电源的工作温度恒定。所述的冷却系统是水冷循环系统，它包括水泵、水箱、循环水管和机壳，其中循环水管与水箱和水泵相连构成冷却循环系统，水管的一段伸入感应加热电源内部，冷水经循环系统送入感应加热电源内，通过电源内的一段水管带走电源功率模块及感应线圈工作时所产生的热量，变成热水后从电源出来重新回流到水箱中。

所述的夹紧发动机气门的夹具包括支座夹具、压紧轮装置，其中支座夹具为一上端面具有一放置气门中轴的缺口槽、下端具有安装座的支座，位于活动工作台临近感应线圈且正对感应线圈的位置上，缺口槽的缺口与压紧轮相对；压紧轮装置包括压紧轮及其支架、可使压紧轮做直线往复运动的压紧轮直线往复进给机构和动力源，从而压紧轮可进给到支座夹具的缺口槽之缺口处将放在缺口槽中的气门中轴压紧或者退后松开气门，压紧轮的中轴线与放在缺口槽中的气门中轴线平行。

所述的压紧轮直线往复进给机构是气动机构，所述的气动机构可以是气缸；动力源是气源，所述的气源可以是气压站。

本实用新型中的设备还可以进一步做以下的改进：为了使气门盘端在感应加热时能够旋转，使加热均匀，在所述的压紧轮装置中增加可驱动压紧轮转动的传动机构和动力源，利用压紧轮的转动来带动气门的转动。

所述的压紧轮的传动机构由万向联轴器和减速箱组成，动力源采用电动机，电动机与减速箱的输入端连接，减速箱的输出端与万向联轴器的一端相连，万向轴联轴器的另一端与压紧轮中心轴连接，将减速箱输出的扭矩传递给压紧轮，使压紧轮转动，压紧在气门中轴上的压紧轮便带动气门转动。

为方便测量工件温度，增设测温装置，该测温装置安装在静止工作台上，热感应器则位于接近加热工位的台面上。

所述的测温装置可以采用红外线测温装置，其固定安装在静止工作台上，热感应器靠近感应线圈处。

本实用新型还可以做以下进一步的改进：为了能实现工件加热的温度自动控制，精确地控制工件达到要求的温度及时停止加热，所述的红外线测温装置与控制装置连接，控制装置连接活动工作台的进给装置，在工件达到设定温度时发出信号给控制装置，即红外线测温装置检测达到所设定的温度时，发出指令到控制装置，再由控制装置发出指令，控制活动工作台退出加热工位，使气门远离感应线圈。

所述的控制装置是控制箱，所述的活动工作台的进给装置包括电控换向阀和与其相连的进给气缸，控制箱与电控换向阀相连。

本实用新型还可以做以下进一步的改进：控制箱内还可以设有定时器，即静止工作台上不需固定安装红外线测温装置，具体方案为：首先进行工艺试验，用红外测温装置测定温度，得出要达到某一温度时电源的功率与加热时间，作出一个系列的温度与电源功率、加热时间参数的对应表，然后按工艺要求对应参数进行设定，电源功率用电源的功率档位去设定，在控制箱上增加计时器，加热时间通过控制箱的计时器去设定控制。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

本实用新型采用感应加热的方法对发动机气门进行加热，从而消除发动机气门锥面拉应力。如果发动机气门锥面堆焊后，不采用感应加热去应力，拉应力会导致发动机气门裂开。由于发动机气门堆焊时，锥面基体和堆焊部分存在温差，基体温度低，堆焊层温度高，而发动机气门是整体，基体和堆焊部分都不能独立自由地膨胀或收缩，故发动机气门堆焊冷却时，堆焊层(发动机气门锥面)收缩量大，基体收缩量少就产生拉应力。拉应力导致发动机气门裂开。如果采用感应加热去应力，加热时基体和堆焊温度一致，冷却时外面冷却快，里面冷却慢，就会产生压应力。产生的压应力与堆焊时产生的拉应力抵消，即应力消除了，或减少了很多，发动机气门头部不存在拉应力或只存在对发动机气门有利的压应力，发动机气门就不会开裂。消除发动机气门锥面堆焊后存在的拉应力的过程是由一台专门设备一次操作完成，能及时去应力的同时，还具备生产安全、效率高、劳动强度小，质量容易控制等优点。

附图说明

图1是本实用新型实施例立体结构示意图

具体实施方式

图1所示的消除发动机气门盘端锥面拉应力的装置是本实用新型的实施例，它包括机架、工作台、加热装置、夹具和控制装置，工作台包括静止工作台1和活动工作台2，前者直接固定在机架上，后者则通过进给装置安装在机架上；加热装置包括感应加热电源4和感应线圈6并安装在静止工作台1上，感应线圈6安装在感应加热电源4的功率输出装置5上，并且位于夹具固定工件的正前方。控制装置是控制箱。

静止工作台1上设有水冷循环系统3和红外线测温装置7，水冷循环系统3包括水泵、水箱、循环水管15和机壳，循环水管15的一段伸入感应加热电源4内部；红外线测温装置7固定安装在静止工作台1上，热感应器靠近感应线圈6处，红外线测温装置7与控制箱17连接。

活动工作台2位于与其并排排列的静止工作台1的右侧，其下方设有与其相配合的具有燕尾槽的导轨22。活动工作台2的进给装置包括电控换向阀20和与其相连的进给气缸21，控制箱17与电控换向阀20相连。

夹紧发动机气门11的夹具包括支座夹具12、压紧轮8、叉形支架18、气动机构、气源、传动机构和动力源，其中支座夹具12为一上端面具有一放置气门中轴的缺口槽、下端具有安装座的支座，位于活动工作台2临近感应线圈6且正对感应线圈6的靠左侧一角的位置上，缺口槽的缺口与压紧轮8相对；压紧轮8的中轴线与放在缺口槽中的气门中轴线平行。气动机构是气缸9，气缸9与叉形支架18的“叉柄”相连，与气缸相连的气源是气压站；传动机构由万向联轴器13和减速箱14组成，动力源采用电动机10，电动机10与减速箱14的输入端连接，减速箱14的输出端与万向联轴器13的一端相连，压紧轮8径向插入叉形支架18的的两侧边之间，叉形支架18上设有穿过压紧轮8中心的将二者连接的中心轴，中心轴与万向轴联轴器13的另一端连接。

工作时，将与气缸9相连的机控换向阀19和与进给气缸21相连的电控换向阀20分别连接到气压站。机控换向阀19控制气缸9进给，控制气缸9及压紧轮8推进时压紧发动机气门11，撤离时松开发动机气门11；电控换向阀20控制进给气缸21，即根据控制箱17发出的信号推进或撤离活动工作台2，即使活动工作台2沿导轨16运动；具体工作过程如下：

(1)启动水冷循环系统3，把冷水输送到感应加热电源4内；

(2)启动感应加热电源4，通过功率输出装置5使感应线圈6产生磁感应；冷水通过感应加热电源4内部的管道带走电源功率模块及感应线圈6工作时所产生的热量，热水则重新流回到水冷循环系统的水箱中去；

(3)通过控制箱17启动电动机10，电动机10通过减速箱14带动万向联轴器13，由万向联轴器13带动压紧轮8旋转；把发动机气门11放到支座夹具12上，启动气缸9纵向顶进压紧轮8，使压紧轮8与支座夹具12压紧发动机气门11的杆部并带动发动机气门11旋转；

(4)以上步骤完成后，控制箱17自动控制活动工作台2横向进给，把旋转的发动机气门11向感应线圈6推进，正对接近感应线圈6进行感应加热，发动机气门盘部开始发热变红，旋转是为了保证加热的均匀性；当发动机气门11被加热到规定的温度时，红外线测温装置7检测到所设定的温度时即发出指令到控制箱17，控制箱17接收到信号后发出活动工作台2退出指令，接着活动工作台2退出，气缸9退回带动压紧轮8松开；将发动机气门11放到冷却篮自然冷却，一个工作循环完成。这样就可以及时、安全、高效、均匀地去掉发动机气门锥面堆焊后存在的拉应力。

Claims (10)

1、一种消除发动机气门盘端锥面拉应力的装置，包括机架、工作台、加热装置、夹具和控制装置，其特征是工作台包括静止工作台(1)和活动工作台(2)，前者直接固定在机架上，后者则通过进给装置安装在机架上；加热装置采用感应加热装置，它包括感应加热电源(4)和感应线圈(6)并安装在静止工作台(1)上，感应线圈(6)安装在感应加热电源(4)的功率输出装置(5)上，并且位于夹具固定工件的前方；活动工作台(2)是具有进给装置的工作台，夹紧发动机气门(11)的夹具设置在活动工作台(2)靠近感应线圈(6)的台面位置上。

2、根据权利要求1所述的的消除发动机气门盘端锥面拉应力的装置，其特征在于：所述的静止工作台(1)上设有冷却装置，冷却装置与感应加热电源(4)相连。

3、根据权利要求2所述的的消除发动机气门盘端锥面拉应力的装置，其特征在于：所述的冷却装置是水冷循环系统(3)，它包括水泵、水箱、循环水管(15)和机壳，其中循环水管(15)与水箱和水泵相连构成冷却循环系统(3)，水管(15)的一段伸入感应加热电源(4)内部。

4、根据权利要求1所述的的消除发动机气门盘端锥面拉应力的装置，其特征在于：所述的夹紧发动机气门(11)的夹具包括支座夹具(12)、压紧轮装置，其中支座夹具(12)为一上端面具有一放置气门中轴的缺口槽、下端具有安装座的支座，位于活动工作台(2)临近感应线圈(6)且正对感应线圈(6)的位置上，缺口槽的缺口与压紧轮(8)相对；压紧轮装置包括压紧轮(8)及其支架(18)、可使压紧轮(8)做直线往复运动的压紧轮直线往复进给机构和动力源，压紧轮(8)的中轴线与放在缺口槽中的气门中轴线平行。

5、根据权利要求4所述的的消除发动机气门盘端锥面拉应力的装置，其特征在于：所述的压紧轮直线往复进给机构是气缸(9)，所述的动力源是气源。

6、根据权利要求4所述的的消除发动机气门盘端锥面拉应力的装置，其特征在于：在所述的压紧轮装置中设有可驱动压紧轮(8)转动的传动机构和动力源。

7、根据权利要求6所述的的消除发动机气门盘端锥面拉应力的装置，其特征在于：所述的压紧轮的传动机构由万向联轴器(13)和减速箱(14)组成，动力源采用电动机(10)，电动机(10)与减速箱(14)的输入端连接，减速箱(14)的输出端与万向联轴器(13)的一端相连，万向轴联轴器(13)的另一端与压紧轮(8)中心轴连接。

8、根据权利要求1所述的的消除发动机气门盘端锥面拉应力的装置，其特征在于：静止工作台(1)上安装有测温装置，热感应器则位于接近加热工位的台面上。

9、根据权利要求8所述的的消除发动机气门盘端锥面拉应力的装置，其特征在于：所述的测温装置是红外线测温装置(7)，它固定安装在静止工作台(1)上，热感应器靠近感应线圈(6)处，所述的红外线测温装置(7)与控制装置连接，控制装置连接活动工作台(2)的进给装置。

10、根据权利要求9所述的的消除发动机气门盘端锥面拉应力的装置，其特征在于：所述的控制装置是控制箱(17)，所述的活动工作台(2)的进给装置包括电控换向阀(20)和与其相连的进给气缸(21)，红外线测温装置(7)和电控换向阀(20)都与控制箱(17)相连。

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