[實用新型]一種用于柴油機活塞環槽的激光熱處理裝置

有效

• 申請號: 201220014594.8
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN202415613U
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: 龐振華;潘瑞娟;宋杰
• 申請（專利權）人: 廣州市光機電技術研究院
• 主分類號: C21D1/09
• 分類號: C21D1/09;C21D9/40
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 黃磊

技術領域

本實用新型涉及激光熱處理裝置領域，具體來說是一種用于柴油機活塞環槽的激光熱處理裝置。

背景技術

柴油機在生產、生活中地位重要，應用廣泛的。活塞作為柴油機的重要部件，被高壓氣體推動下，在缸套內部活塞往復運動并帶動曲軸旋轉而作功。在活塞的運動過程中，活塞環會與活塞槽相互摩擦和撞擊，使得活塞環槽尤其是環槽的上下沿磨損，長此以往會形成“喇叭口”，影響密封性。此外燃油燃燒過程中易產生積炭和酸性物質，會更加加速活塞的磨損，縮短機組的使用壽命。為了解決這一問題，通過表面硬化工藝，增加活塞環槽上下表面的硬度和耐腐蝕性，使之硬度與活塞環匹配，從而可以大大延長使用壽命。

一般用于提高工件表面硬度的常規方法是采用表面鍍鉻、高頻淬火等工藝，但鍍鉻耗時較長，厚度有限，而且附著力不強，容易脫落；而高頻淬火則需要針對活塞槽尺寸狹窄、可操作空間有限的特點，專門制作高頻感應線圈，但這種工藝存在溫度不易控制，熱影響區比較大，硬化質量不夠穩定等問題。

激光熱處理技術作為一種新興先進的加工手段，應用金屬相變原理，將高能量光束輻照到工件表面，使其溫度快速上升，然后自體溫度擴散，迅速降溫冷卻，形成自然淬火。由于升溫和降溫的速度都非常快，所以形成的硬化層金相組織更加細化，具有相對優良的機械特性。相對于傳統的表面硬化手段具有加工速度快，效率高、質量好、變形微小、控制方便、易于實現自動化生產等優點，廣泛用于各行業易磨損零部件的表面改性或者修復方面。

由于激光表面硬化工藝中激光束與工件為非接觸式的，所以受工位和空間的影響很小，非常適合應用于活塞環槽的硬化熱處理。但是目前存在的激光熱處理設備大多為專用設備，例如軋輥類激光熱處理設備、缸套類激光熱處理設備、模具類激光熱處理設備等，這些設備的工裝夾具和光路均不適用于活塞環槽狹窄的獨特空間，應用來做些簡單的模擬試驗尚可，如果應用于實際的活塞環槽熱處理生產，效率會非常的低，也不現實。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服以上現有技術存在的不足，提供了一種結構簡單、安裝方便、工作效率高和能適應活塞環槽空間特點的柴油機活塞環槽的激光熱處理裝置。

為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案：一種用于柴油機活塞環槽的激光熱處理裝置，包括激光器、45°反射鏡、聚焦頭、工作平臺、旋轉平臺、定位托盤和聚焦頭升降裝置；其中，工作平臺表面安裝旋轉平臺，定位托盤固定于旋轉平臺之上，柴油機活塞立式裝夾于所述旋轉平臺上，45°反射鏡正下方安裝聚焦頭升降裝置，45°反射鏡、聚焦頭升降裝置通過懸臂安裝柴油機活塞一側，聚焦頭連接于聚焦頭升降裝置下方，且激光器、45°反射鏡、聚焦頭與柴油機活塞的環槽依次光路連接。

作為一種優選的結構，所述工作平臺下方與電機連接，所述電機是使工作平臺沿X方向水平移動的步進電機，步進電機水平安裝。

為了能使定位托盤和旋轉平臺一起旋轉，所述旋轉平臺連接繞Z方向電動旋轉的旋轉電機；所述定位托盤和旋轉平臺同軸固定連接。

為了能使聚焦頭沿Z方向移動，所述聚焦頭升降裝置包括調焦手輪和空心管，調焦手輪與空心管外周面螺紋連接。

作為一種優選的結構，所述聚焦頭包括空心管入光口、聚焦鏡外套A、聚焦鏡外套B、45°反射銅鏡、拋物面聚焦銅鏡和氣嘴；其中，聚焦鏡外套A內一側安裝45°反射銅鏡，聚焦鏡外套B內一側安裝拋物面聚焦銅鏡，聚焦鏡外套A和聚焦鏡外套B活動連接，聚焦鏡外套B在X-Z平面內繞Y方向光軸旋轉，空心管入光口設置在聚焦鏡外套A上，拋物面聚焦銅鏡下方設置氣嘴；所述激光器、45°反射鏡、空心管入光口、聚焦鏡外套A、聚焦鏡外套B、45°反射銅鏡、拋物面聚焦銅鏡、氣嘴、柴油機活塞的環槽依次光路連接。

作為一種優選的選擇，所述激光器是二氧化碳激光器。

為了能使活塞固定在定位托盤上，所述定位托盤內徑與要加工的活塞外徑相對應。

為了延長使用壽命，所述定位托盤是不銹鋼定位托盤。

作為一種優選的結構，所述聚焦鏡外套A和聚焦鏡外套B呈圓柱形。

作為一種優選的結構，所述定位托盤中部呈“凹”型結構。

本實用新型的工作原理：工作平臺在步進電機驅動下沿X方向可以水平移動，旋轉平臺安裝于工作平臺之上，并可隨其一起平動，定位托盤與旋轉平臺同軸，這就保證了可以一起旋轉。