固定镶嵌块的工艺方法

摘要

本发明提供了一种固定镶嵌块的工艺方法，用于将镶嵌块焊接在气缸缸盖上的阀座槽内，包括：打磨和清洗镶嵌块表面使得所述镶嵌块表面干净和平滑；采用激光焊接所述镶嵌块和所述缸盖以形成位于焊接面上的焊斑；控制所述焊斑的尺寸和焊接深度以使得所述焊斑在焊接面的平面度达标。在本发明提供的固定镶嵌块的工艺方法中，提高了缸盖在阀座槽部位的刚性，对阀座槽型起到很好的补强作用，并且，控制了固定镶嵌块的过程中的变形量。

说明书

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其是涉及一种固定镶嵌块的工艺方法。

背景技术

气缸上有用于封闭腔体的气缸缸盖，在气缸缸盖上有多个气孔和阀片，阀片位于一阀座槽内，缸盖在阀座槽处的厚度较小，故此处缸盖的刚性也较弱。而由于气缸缸盖在压缩机的工作中置于高压之中，所以阀座槽处的缸盖由于厚度较薄刚性较弱故容易产生损坏，现有技术中，通过在缸盖的阀座槽处增加一个镶嵌块，将该镶嵌块置于阀座槽内并且与阀座槽的形状相配合以对阀座槽进行补强来使其达到最优的刚性强度，除了形状相配合外，为了稳定，镶嵌块需要固定在阀座槽内并保证其装配精确度，现有的固定方法有机械式固定法和非机械式固定法两种，其中机械式固定法又可分为过盈固定法和铆接固定法，过盈固定法存在镶嵌块形状尺寸加工难度大且安装时容易挤压变形的缺陷，铆接固定法存在镶嵌块、阀片、挡板同时铆接的加工难度大并镶嵌块打铆接孔的加工成本增加的缺陷；而非机械式固定法则有胶水固定法和焊接固定法，其中胶水固定法存在胶水需要耐腐蚀耐温导致胶水固定可靠性不佳的问题且胶水固化时间长，生产效率低，传统的焊接固定法则容易导致被焊接的阀座槽、镶嵌块等产生变形的问题，因此，如何固定镶嵌块并兼顾上述问题是需要考虑的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固定镶嵌块的工艺方法，可以提高缸盖在阀座槽部位的刚性，对阀座槽型起到很好的补强作用，并且，控制了固定镶嵌块的过程中的变形量。

为了达到上述目的，本发明提供了一种固定镶嵌块的工艺方法，用于将镶嵌块焊接在气缸缸盖上的阀座槽内，包括：打磨和清洗镶嵌块表面使得所述镶嵌块表面干净和平滑；

采用激光焊接所述镶嵌块和所述缸盖以形成位于焊接面上的焊斑；

控制所述焊斑的尺寸和焊接深度以使得所述焊斑在焊接面的平面度达标。

可选的，在所述的固定镶嵌块的工艺方法中，所述焊斑包括：焊点和焊缝，所述焊点位于焊接面的形状为点状，所述焊缝位于焊接面的形状为线条状。

可选的，在所述的固定镶嵌块的工艺方法中，所述焊斑为焊点，在所述焊接面上均布焊点。

可选的，在所述的固定镶嵌块的工艺方法中，所述焊点数量大于或等于2 个。

可选的，在所述的固定镶嵌块的工艺方法中，单个所述焊点的直径小于或等于3mm。

可选的，在所述的固定镶嵌块的工艺方法中，所述焊点的焊接深度小于或等于5mm。

可选的，在所述的固定镶嵌块的工艺方法中，焊接采用的激光功率为： 200W～1500W，激光焦距范围为：-2mm～+20mm，激光点焊出光的时间小于或等于1s。

可选的，在所述的固定镶嵌块的工艺方法中，所述焊斑为焊缝，所述焊缝数量大于或等于3个，所述焊缝长度大于或等于1mm。

可选的，在所述的固定镶嵌块的工艺方法中，所述焊缝的焊接深度小于或等于5mm。

可选的，在所述的固定镶嵌块的工艺方法中，焊接采用的激光功率为： 200W～1500W，激光焦距范围为：0mm～20mm，激光焊接出光的时间小于或等于0.8s。

在本发明提供的固定镶嵌块的工艺方法中，固定镶嵌块的工艺方法包括：打磨和清洗镶嵌块表面使得所述镶嵌块表面干净和平滑；采用激光焊接所述镶嵌块和所述缸盖以形成位于焊接面上的焊斑；控制所述焊斑的尺寸和焊接深度以使得所述焊点在焊接面的平面度达标。采用本发明的固定镶嵌块的工艺方法提高了缸盖在阀座槽部位的刚性，对阀座槽型起到很好的补强作用，同时，控制了固定镶嵌块的过程中缸盖的变形量。并且，还能使得焊接面更加牢固，焊接后的平面度达标。

附图说明

图1是本发明实施例的固定镶嵌块的工艺方法的流程图；

图2是本发明实施例的焊接后的气缸缸盖的结构示意图；

图3是本发明实施例的焊接后的气缸缸盖的纵截面示意图；

图4是本发明实施例的激光焊接变形量数据采集表；

图5是本发明实施例的激光焊接变形量数据采集图；

图中：110-缸盖、120-阀座槽、130-镶嵌块、140-阀片挡板、150-焊点。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

在下文中，术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。

发明人发现，镶嵌块固定在阀座槽的方式主要分为机械式固定和非机械式固定。机械式固定方法的其中一种方式是镶嵌块外形与阀座槽型尺寸形成过盈配合，此时，就需要将镶嵌块强制压入阀座槽内进行安装。但是这种方法会产生如下缺点：如果镶嵌块的外形尺寸加工难度大，安装时很困难或者容易产生挤压变形。机械式固定方法的另一种方式是铆接固定，这种固定方式也会产生如下缺点：镶嵌块与阀片挡板同时铆接，加工难度大，并且用铆接固定的方式，镶嵌块需要打铆接孔，这样就会导致加工成本增加，还有就是机械式固定都会对镶嵌块和阀座槽产生作用力从而可能导致镶嵌块或者阀座槽变形影响缸盖的功能。因此，经过各方面研究，优选于选择非机械式固定方法，而非机械式固定方法的主要方式就是使用胶水固定，然而胶水需要耐腐蚀和耐温，要求较高，并且胶水固定可靠性不佳，容易因为环境的改变而不能固定，最重要的是胶水固化时间长，生产效率低。

而且，由于空调压缩机的缸盖材料一般为铸铁或粉末冶金，该材料焊接性能很差，焊接后容易产生裂纹、气孔等焊接缺陷，而且缸盖作为空调压缩机精密部件，局部尺寸精度的要求为μ级，这个对于焊接热变形的控制来说，是非常困难的。因此，现有技术极少有在缸盖上进行焊接的情况，并且若要焊接，对焊接的要求非常高，精细到必须对焊斑的数量、形状和尺寸都有一定的要求。本发明提供了一种非机械式固定方法，即，参照图1，本发明提供了一种固定镶嵌块的工艺方法，用于将镶嵌块焊接在气缸缸盖上的阀座槽内，包括：

S11：打磨和清洗镶嵌块表面使得所述镶嵌块表面干净和平滑；

S12：采用激光焊接所述镶嵌块和所述缸盖以形成位于焊接面上的焊斑；

S13：控制所述焊斑的尺寸和焊接深度以使得所述焊斑在焊接面的平面度达标。

进一步的，请参照图2和图3，在缸盖110上有一阀座槽120需要安装镶嵌块130弥补此处刚性不足的问题，而在安装镶嵌块130之前，先在阀座槽120 内安装一阀片(图中未标注)和一阀片挡板140，安装完成后的阀片挡板140一端呈类圆形并且翘起，另一端位于阀座槽120底部，接着在阀座槽120内以及位于阀座槽120底部的阀片挡板140之上安装镶嵌块130并焊接，并使镶嵌块 130不凸出缸盖110的平面。安装镶嵌块130之前先将镶嵌块130的棱角以及毛刺去除，使得镶嵌块130表面光滑，以便镶嵌块130与阀座槽120的槽壁能紧密配合。并且，还可以将镶嵌块130和缸盖110需要焊接的地方清洗干净，主要包括去油清洗，去污清洗，以及去除其他脏污，干净的焊接面可以使得焊接更加牢固，并且可以使得焊接后的焊接面更加平整，以便不影响后续的其他零件的安装。焊接镶嵌块130时，采用激光自熔(不添加焊料)焊接工艺将镶嵌块130与缸盖110固定成一体。打磨、清洗镶嵌块和焊接镶嵌块都是一气呵成，有助于焊接形成后焊接面牢固并且平面度达标。

请继续参照图2和图3在本发明一实施例中，所述焊斑为焊点150，焊点 150的形状为点状，在所述焊接面上即缸盖110与镶嵌块130搭接处均布焊点 150。阀座槽120是一个凹槽，而凹槽的边缘形状不定，可能为椭圆形可能为圆形，也有可能是不规则的形状。例如，本发明实施例中，就是不规则的形状，一端较大一端较小，类似手榴弹的横截面的形状。但是无论是哪一种形状，如果是通过焊接焊点150的方式，则焊点150在边缘线上的分布都是均匀的，即每一个焊点150与焊点150之间的曲线距离相同。均匀分布的焊点150可以增加焊接的牢度间接增加刚性。

优选的，焊点150数量大于或等于2个。焊点150的形状是点的形状，因此点与点之间可能就没有焊接，所以对焊点150的数量有要求，焊点150数量越多，焊接的越牢固，具体的数量，可以根据焊接时产生的成本和焊接的时间综合决定。

优选的，单个焊点150直径小于或等于3mm。焊点150的大小也可能影响焊接的牢度，但是焊点150的大小又可能影响周围其他的部件，并且焊点150 太大会浪费加工时间，因此，经过多方实验，单个焊点150的直径优选小于或等于3mm，而焊接深度小于或等于5mm。具体的，图4是激光焊接变形量数据采集表，图5是激光焊接变形量数据采集图，从图中可以看出，从大量数据中选取了10个焊点作为样本，对每个样本的焊接深度、焊点直径和焊接后的焊接面平面度做了统计，例如，第一个样本的焊接深度为1mm，焊点直径为1mm，焊接面平面度为0.01mm；第二个样品的焊接深度为2mm，焊点的直径为2mm，焊接后的焊接面平面度为0.02mm。依次，直到第五个样本，第五个样本的焊接深度为5mm，焊点直径为3mm，而焊接后的焊接面平面度为0.03mm，再往下看，第六个样本的焊接深度为6mm，焊点直径为4mm，而焊接后的焊接面平面度为0.05mm，第五个样本到第六个样本的平面度的尺寸大幅增加，平整度较低，从图三和图四中可以看到，继续随着焊接深度和焊点直径的尺寸增加，平面度的尺寸也在增加，平整度在继续变差。所以，为了保持良好的平整度，并且为了不造成焊接后的缸盖面变形损坏以及焊接变形等情况，本发明的发明人经过大量数据研究，得到了焊点的最优尺寸，单个焊点150的直径优选小于或等于3mm，而焊接深度小于或等于5mm。本发明实施例的焊接深度和焊点的尺寸与焊接面的平面度的相关性是发明人通过大量数据研究而成，付出了许多劳动成果。而焊接面达标是通过判断焊接面的高度是否是预设值或在预设值内来判定，预设值是发明人设定，发明人可以通过缸盖可能参与的后续工艺对平面度的或者缸盖自身对平面度的要求来设定。本发明实施例要求平面度小于或等于0.03mm，在本发明的其他实施例中，可能是其他值。

优选的，焊接采用的激光功率为：200W～1500W，激光焦距范围为：-2mm～ +20mm，激光点焊出光的时间小于或等于1s。为了焊接出较好的焊点130，本发明实施例对焊接所采用的激光功率、激光焦距范围和激光点焊出光的时间都做了限定。

在本发明的另一实施例中，所述焊斑为焊缝，焊缝的形状为直线，焊缝数量大于或等于3个，焊缝长度大于或等于1mm。焊接深度小于或等于5mm。焊缝的焊接深度也会影响焊接面的平面度，将焊接深度控制在小于或等于5mm的尺寸，可以使得平面度达标。

优选的，焊接使用的激光功率为：200W～1500W，激光焦距范围为：0mm～ 20mm，激光焊接出光的时间小于或等于0.8s。为了焊接出较好的现状焊缝，本发明实施例对焊接所采用的激光功率、激光焦距范围和激光焊接出光的时间都做了限定。

综上，在本发明实施例提供的固定镶嵌块的工艺方法中，固定镶嵌块的工艺方法包括：打磨和清洗镶嵌块表面使得所述镶嵌块表面干净和平滑；采用激光焊接所述镶嵌块和所述缸盖以形成位于焊接面上的焊斑；控制所述焊斑的尺寸和焊接深度以使得所述焊点在焊接面的平面度达标。采用本发明实施例的固定镶嵌块的工艺方法提高了缸盖在阀座槽部位的刚性，对阀座槽型起到很好的补强作用，同时，控制了固定镶嵌块的过程中缸盖的变形量，并且，还能使得焊接面更加牢固，焊接后的平面度达标。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。