一种发动机活塞的空气淬火系统及方法与流程

本发明涉及发动机活塞的制造，具体地，涉及一种发动机活塞的空气淬火系统及方法。

背景技术：

发动机的活塞一般采用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。为了节约成本和时间，可利用铸造余热对活塞进行即时淬火。在现有技术中，一般采用将活塞铸模中取出后直接放入冷水中的淬火方式。然而这种水冷的淬火方式，存在造成活塞镶圈与基体粘结处因水分渗入而开裂的风险，同时还有水污染严重、活塞表面色泽不一、水温需控制、水槽需定期清洗等问题。现有技术中也有采用风冷淬火的方式，然而也存在冷却速度却不够快，冷却不够均匀，活塞淬火后性能难以达到要求。

技术实现要素：

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空气淬火系统及方法。

根据本发明提供的一种发动机活塞的空气淬火系统，包括：卡爪转盘装置和压缩空气喷射装置；

上述卡爪转盘装置包括2个活动卡爪和转盘座6，上述转盘座6设有滑槽7；

上述2个活动卡爪滑动连接在上述滑槽7内，上述活动卡爪用于卡接发动机活塞1；上述活动卡爪通过弹簧5实现往复滑动；

上述压缩空气喷嘴装置用于使待冷却的发动机活塞1转动；

发动机活塞1由铝合金或铝基复合材料铸造而成。

优选地，上述活动卡爪包括卡爪部4和滑动部8；上述卡爪部4与上述滑动部8连接；上述卡爪部4为楔状；

2个上述滑动部8通过弹簧5与上述滑槽7中心轴端面对称连接；上述滑动部8可滑动地设置在上述转盘座上的滑槽7之内；

发动机活塞1两侧设有销孔3；

上述活动卡爪通过上述滑动部8在滑槽内的位移将上述卡爪部4卡入上述销孔3内，使得发动机活塞1固定在转盘座6上。

优选地，上述压缩空气喷嘴装置包括多组压缩空气喷嘴，每组压缩空气喷嘴喷射的压缩空气的方向相对于发动机活塞1的中轴线左右偏心且方向相反。

优选地，上述每组压缩空气喷嘴喷射的压缩空气的方向相对于发动机活塞1的中轴线是左右偏心、高低错开且方向相反。

优选地，上述多组压缩空气喷嘴包括在上述发动机活塞1的周向上相互间隔90°的两组压缩空气喷嘴，一组上述的压缩空气喷嘴与上述发动机活塞的上半部分相对应，另一组上述的压缩空气喷嘴与上述发动机活塞的下半部分相对应。

优选地，上述压缩气体喷嘴以与上述发动机活塞的中轴线对齐的方向向上述发动机活塞1喷射压缩气体。

优选地，上述发动机活塞1固定在上述转盘座6上包括：上述发动机活塞1被置于上述转盘座6之上时，上述发动机活塞1底部推动上述卡爪部4的上斜面，使得上述滑动部8向外滑动，同时上述弹簧5被拉伸；当上述发动机活塞1放置到位后，上述弹簧5拉动上述滑动部8向内滑动，使得卡爪部4恰好卡入上述发动机活塞1的销孔3内，从而将发动机活塞1固定在转盘座6上。

优选地，压缩空气喷射装置还包括若干个直射压缩空气喷嘴13，上述直射压缩空气喷嘴13的喷射方向与对齐发动机活塞的转动轴线形成直射气流15。

优选地，还包括：减速器17和电机18；上述电机18通过上述减速器17带动上述转盘座6转动。

根据本发明提供的一种发动机活塞的空气淬火方法，包括：

步骤一：活动卡爪通过弹簧5实现往复滑动，将2个活动卡爪滑动连接在上述转盘座6的滑槽7内；

步骤二：用活动卡爪卡接发动机活塞1，固定在转盘座6上；

步骤三：利用若干个压缩空气喷嘴装置使待冷却的发动机活塞1转动；

上述发动机活塞1由铝合金或铝基复合材料铸造而成；

上述活动卡爪包括卡爪部4和滑动部8；上述卡爪部4与上述滑动部8连接；上述卡爪部4为楔状；

2个上述滑动部8通过弹簧5与上述滑槽7中心轴端面对称连接；上述滑动部8可滑动地设置在上述转盘座上的滑槽7之内；

发动机活塞1两侧设有销孔3；

上述活动卡爪通过上述滑动部8在滑槽内的位移将上述卡爪部4卡入上述销孔3内，使得发动机活塞1固定在转盘座6上；

上述压缩空气喷嘴装置包括多组压缩空气喷嘴，每组压缩空气喷嘴喷射的压缩空气的方向相对于发动机活塞1的中轴线左右偏心且方向相反；

上述每组压缩空气喷嘴喷射的压缩空气的方向相对于发动机活塞1的中轴线是左右偏心、高低错开且方向相反；

上述多组压缩空气喷嘴包括在上述发动机活塞1的周向上相互间隔90°的两组压缩空气喷嘴，一组上述的压缩空气喷嘴与上述发动机活塞的上半部分相对应，另一组上述的压缩空气喷嘴与上述发动机活塞的下半部分相对应；

上述压缩气体喷嘴以与上述发动机活塞的中轴线对齐的方向向上述发动机活塞1喷射压缩气体；

上述发动机活塞1固定在上述转盘座6上包括：上述发动机活塞1被置于上述转盘座6之上时，上述发动机活塞1底部推动上述卡爪部4的上斜面，使得上述滑动部8向外滑动，同时上述弹簧5被拉伸；当上述发动机活塞1放置到位后，上述弹簧5拉动上述滑动部8向内滑动，使得卡爪部4恰好卡入上述发动机活塞1的销孔3内，从而将发动机活塞1固定在转盘座6上；

压缩空气喷射装置还包括若干个直射压缩空气喷嘴13，上述直射压缩空气喷嘴13的喷射方向与对齐发动机活塞的转动轴线形成直射气流15；

其中压缩空气喷射装置还包括：减速器17和电机18；上述电机18通过上述减速器17带动上述转盘座6转动。

与现有技术相比，在本发明的一些实施例中，利用了在生产现场一般都具备的压缩空气作为发动机活塞空气淬火的气源，压缩空气自压缩状态自喷嘴喷射而出形成的高速气流，本身具有膨胀吸热的降温效应，同时高流速可以迅速带走热量。偏心设置在活塞周侧的喷嘴无需额外动力，仅靠压缩空气可以带动活塞快速旋转，旋转的活塞受热更加均匀，热交换更为充分迅速，冷却效率大幅提升，因此可快速冷却，达到空气淬火的目的。此外，在一些实施例中，直射喷嘴射出的直射气流则可以突破驱动气流在活塞表面形成的低速边界层，进一步改善低温气流与高温活塞之间的换热条件；此外，在一些实施例中，高低错开且左右偏心设置的两对喷嘴的配合可以使得活塞的转动更加稳定，达到更高的转速；

此外，在一些实施例中，转盘座和夹爪的设计可以回避活塞上浇冒口的存在，利用了活塞的销孔，将活塞固定在转盘座上，另外这样设计也可除了用压缩气流驱动活塞外，也可通过电机带动转盘座的转动，从而更为精确且方便地的控制活塞的转动速度。

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为本发明的一个较佳实施例中的活塞放入转盘座前的正面示意图；

图2为本发明的一个较佳实施例中的活塞放入转盘座后的正面示意图；

图3为本发明的一个较佳实施例中与活塞对应的喷嘴设置的俯视示意图；

图4为本发明的一个较佳实施例中直射气流突破驱动气流的边界层的示意图；

图5为本发明的一个较佳实施例中转盘座由电机驱动的示意图；

图6为本发明的一个较佳实施例中附加水冷淬火的示意图。

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。

根据一些实施例，提供的一种发动机活塞的空气淬火系统，包括：卡爪转盘装置和压缩空气喷射装置；

上述卡爪转盘装置包括2个活动卡爪和转盘座6，上述转盘座6设有滑槽7；

上述2个活动卡爪滑动连接在上述滑槽7内，上述活动卡爪用于卡接发动机活塞1；上述活动卡爪通过弹簧5实现往复滑动；

上述压缩空气喷嘴装置用于使待冷却的发动机活塞1转动；

发动机活塞1由铝合金或铝基复合材料铸造而成。

具体地，上述活动卡爪包括卡爪部4和滑动部8；上述卡爪部4与上述滑动部8连接；上述卡爪部4为楔状；

2个上述滑动部8通过弹簧5与上述滑槽7中心轴端面对称连接；上述滑动部8可滑动地设置在上述转盘座上的滑槽7之内；

发动机活塞1两侧设有销孔3；

上述活动卡爪通过上述滑动部8在滑槽内的位移将上述卡爪部4卡入上述销孔3内，使得发动机活塞1固定在转盘座6上。

具体地，上述压缩空气喷嘴装置包括多组压缩空气喷嘴，每组压缩空气喷嘴喷射的压缩空气的方向相对于发动机活塞1的中轴线左右偏心且方向相反。

具体地，上述每组压缩空气喷嘴喷射的压缩空气的方向相对于发动机活塞1的中轴线是左右偏心、高低错开且方向相反。

具体地，上述多组压缩空气喷嘴包括在上述发动机活塞1的周向上相互间隔90°的两组压缩空气喷嘴，一组上述的压缩空气喷嘴与上述发动机活塞的上半部分相对应，另一组上述的压缩空气喷嘴与上述发动机活塞的下半部分相对应。

具体地，上述压缩气体喷嘴以与上述发动机活塞的中轴线对齐的方向向上述发动机活塞1喷射压缩气体。

具体地，上述发动机活塞1固定在上述转盘座6上包括：上述发动机活塞1被置于上述转盘座6之上时，上述发动机活塞1底部推动上述卡爪部4的上斜面，使得上述滑动部8向外滑动，同时上述弹簧5被拉伸；当上述发动机活塞1放置到位后，上述弹簧5拉动上述滑动部8向内滑动，使得卡爪部4恰好卡入上述发动机活塞1的销孔3内，从而将发动机活塞1固定在转盘座6上。

具体地，压缩空气喷射装置还包括若干个直射压缩空气喷嘴13，上述直射压缩空气喷嘴13的喷射方向与对齐发动机活塞的转动轴线形成直射气流15。

具体地，还包括：减速器17和电机18；上述电机18通过上述减速器17带动上述转盘座6转动。

根据本发明提供的一种发动机活塞的空气淬火方法，包括：

步骤一：活动卡爪通过弹簧5实现往复滑动，将2个活动卡爪滑动连接在上述转盘座6的滑槽7内；

步骤二：用活动卡爪卡接发动机活塞1，固定在转盘座6上；

步骤三：利用若干个压缩空气喷嘴装置使待冷却的发动机活塞1转动；

上述发动机活塞1由铝合金或铝基复合材料铸造而成；

上述活动卡爪包括卡爪部4和滑动部8；上述卡爪部4与上述滑动部8连接；上述卡爪部4为楔状；

2个上述滑动部8通过弹簧5与上述滑槽7中心轴端面对称连接；上述滑动部8可滑动地设置在上述转盘座上的滑槽7之内；

发动机活塞1两侧设有销孔3；

上述活动卡爪通过上述滑动部8在滑槽内的位移将上述卡爪部4卡入上述销孔3内，使得发动机活塞1固定在转盘座6上；

上述压缩空气喷嘴装置包括多组压缩空气喷嘴，每组压缩空气喷嘴喷射的压缩空气的方向相对于发动机活塞1的中轴线左右偏心且方向相反；

上述每组压缩空气喷嘴喷射的压缩空气的方向相对于发动机活塞1的中轴线是左右偏心、高低错开且方向相反；

上述多组压缩空气喷嘴包括在上述发动机活塞1的周向上相互间隔90°的两组压缩空气喷嘴，一组上述的压缩空气喷嘴与上述发动机活塞的上半部分相对应，另一组上述的压缩空气喷嘴与上述发动机活塞的下半部分相对应；

上述压缩气体喷嘴以与上述发动机活塞的中轴线对齐的方向向上述发动机活塞1喷射压缩气体；

上述发动机活塞1固定在上述转盘座6上包括：上述发动机活塞1被置于上述转盘座6之上时，上述发动机活塞1底部推动上述卡爪部4的上斜面，使得上述滑动部8向外滑动，同时上述弹簧5被拉伸；当上述发动机活塞1放置到位后，上述弹簧5拉动上述滑动部8向内滑动，使得卡爪部4恰好卡入上述发动机活塞1的销孔3内，从而将发动机活塞1固定在转盘座6上；

压缩空气喷射装置还包括若干个直射压缩空气喷嘴13，上述直射压缩空气喷嘴13的喷射方向与对齐发动机活塞的转动轴线形成直射气流15，

其中压缩空气喷射装置还包括：减速器17和电机18；上述电机18通过上述减速器17带动上述转盘座6转动。

根据各种实施例，为保证淬火性能的前提下，充分利用铸造余热对发动机活塞进行淬火，因此，还提供了一种发动机活塞的空气淬火系统，包括卡爪转盘装置和压缩空气喷射装置，卡爪转盘装置包括活动卡爪和转盘座，活动卡爪包括卡爪部和滑动部，滑动部可滑动地设置在转盘座上的滑槽之内，且与设置在滑槽端面上的弹簧相连，卡爪转盘装置被设置为当将发动机活塞置于转盘座之上时，活动卡爪可在弹簧作用下往复滑动从而卡入发动机活塞的销孔之内；压缩空气喷射装置包括设置在发动机活塞周边的压缩空气喷嘴。发动机活塞由铝合金或铝基复合材料铸造而成。

进一步地，压缩空气喷射喷嘴被设置为相对于发动机活塞的轴线是左右偏心的，使得当发动机活塞被置于转盘座之上，压缩空气喷嘴喷射压缩空气时，发动机活塞可在压缩空气的驱动下在转盘座之上绕自身轴线旋转。

更进一步地，上述压缩空气喷嘴包括在发动机活塞的周向上相互间隔90°的高低错开的两对压缩空气喷嘴，一对的压缩空气喷嘴与发动机活塞的上半部分相对应，另一对的压缩空气喷嘴与发动机活塞的下半部分相对应。

更进一步地，上述发动机活塞的空气淬火系统包括气流喷射方向与发动机活塞的轴线对齐的压缩气体喷嘴。

更进一步地，转盘座与电动机相连，电动机可带动转盘座绕其自身轴线转动。

根据各种实施例，还提供了一种发动机活塞的空气淬火方法，包括步骤：

将发动机活塞置于卡爪转盘装置之上，卡爪转盘装置包括活动卡爪和转盘座，活动卡爪包括卡爪部和滑动部，滑动部可滑动地设置在转盘座上的滑槽之内，且与设置在滑槽端面上的弹簧相连，卡爪转盘装置被设置为当将发动机活塞置于转盘座之上时活动卡爪可在弹簧作用下往复滑动从而卡入发动机活塞的销孔之内；

启动压缩空气喷射装置向的发动机活塞喷射压缩空气，压缩空气喷射装置包括设置在发动机活塞周边的压缩空气喷嘴。

进一步地，上述压缩空气喷射喷嘴被设置为相对于发动机活塞的轴线是左右偏心的，发动机活塞在压缩空气的驱动下在转盘座之上绕自身轴线旋转。

更进一步地，上述压缩空气喷嘴包括在发动机活塞的周向上相互间隔90°的高低错开的两对压缩空气喷嘴，一对的压缩空气喷嘴与发动机活塞的上半部分相对应，另一对的压缩空气喷嘴与发动机活塞的下半部分相对应。

更进一步地，上述发动机活塞的空气淬火系统包括至少一个压缩气体喷嘴，向与发动机活塞的轴线对齐的方向向发动机活塞喷射气流。

更进一步地，转盘座通过轴承与电动机相连，电动机带动转盘座绕其自身轴线转动。

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

如图1、2所示，在一个实施例中，带有浇冒口2的活塞1被放置于转盘座6之上。活动夹爪的滑动部8被可滑动地装配在转盘座6上的滑槽7内，在滑动部8与滑槽7的端面上设有弹簧5，滑动部8可在弹簧5的作用下在滑槽7内往复滑动。夹爪4被设置为楔状，且大小被设置为恰好可卡入活塞1的销孔3内。

当活塞1从转盘座6上方被置于转盘座6之上时，活塞底部推动楔状夹爪4的上斜面，使得滑动部8向外滑动，同时弹簧5被拉伸。当活塞5放置到位后，弹簧5拉动滑动部8向内滑动，使得夹爪4恰好卡入活塞1的销孔3内，从而将活塞1固定在了转盘座6上。同样的原理，使得活塞1可被从转盘座6的上方取出。

如图2-4所示，在活塞1的上半部分的周边设置有两个压缩空气喷11、12，喷嘴11、12喷射的压缩空气的方向相对于活塞1的轴线是偏心的且方向相反，这样在压缩空气的带动下，活塞1会绕其轴线快速转动。压缩空气自喷嘴喷射而出的时，会膨胀降温，使得喷射到活塞1上的为低温气体，而活塞1的转动则使得热交换更加迅速和均匀。这样仅靠压缩空气就达到了给活塞1快速降温并能保证降温均匀。

在一个实施例中，压缩空气的流量被调整为使得发动机活塞的转速为60-120转/分钟。

在另一个实施例中，一对压缩空气喷嘴偏心设置，使得活塞转动，而另一个或多个直射喷嘴13的喷射方向与对齐活塞的转动轴线形成直射气流15，这样布置可以突破偏心喷嘴射出的驱动活塞转动的气流14在活塞表面形成的相对低速的边界层气流16，进一步改善活塞与低温气流之间的换热条件。

在另一个实施例中，压缩空气的喷射时间被控制在3-5分钟。

如图5的实施例中，电机18通过减速器17带动转盘转动，而无需压缩空气气流的驱动即可使得活塞1转动，这样可以对活塞1的转速进行更为精确的控制。

在另一实施例中，在对发动机活塞进行本发明的空气冷却之前，可以先对其进行水冷淬火，为避免水冷淬火时在活塞表面形成水渍线，本发明还提供了一种发动机活塞的水冷淬火系统，如图6所示，包括水冷槽，还包括振动盘和框架底座，水冷槽被设置在振动盘之上，振动盘通过弹簧弹性地设置在框架底座之上，振动盘通过传动板与振动电机相连，可在振动电机的带动下直线式来回振动。

在一些实施例中，上述发动机活塞的水冷淬火系统，包括振动盘19以及框架底座20，上述水冷槽被设置在上述振动盘19之上，上述振动盘19通过弹簧被弹性地设置在上述框架底座20之上，上述振动盘19通过传动板21与振动电机22相连，能够在振动电机22的带动下直线式来回振动；

在一些实施例中，上述水冷槽上还设置有波动隔离板，将上述水冷槽分隔为多个用于放置上述发动机活塞1的独立波动区域；多个独立波动区域在上述水冷槽的底部是连通的。

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。

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。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。