
有一种有趣又新颖的技术,是在内衬上通过离心力喷射钼或钨液滴,称为内表面上进行“弥散合金化”。一根钼或钨棒在圆柱体中心以每分钟5.000至40.000转的速度旋转,同时被高于熔化温度的强电子束加热。在高于铝熔点两倍的温度下,液状物质的粒子大小取决于转速。液滴深入衬里,珩磨后表面坚硬耐磨。
钼在铝中的分散结构。
弥散合金结构
粒子大小取决于旋转速度和生成的曲面。
将过共晶铝合金电子束焊接到具有较好刚度的异种合金上。
许多活塞是由铝硅合金制成的。底部是铸造的,因为密封圈的钢支撑环必须熔化,其余的是锻造合金。采用电子束焊接将两个零件连接起来,可以同时生产冷却环通道。在这种情况下,适用于卡车或船舶的大型电机,首先进行环缝焊接,允许自由收缩并降低应力。第二个轴向焊缝必须尽可能窄,因为所讨论的合金具有有限的延展性,因此容易发生应变开裂。随后需要进行热处理。对于较小的活塞,设计两个平行的轴向焊缝,因为它们可以在同一夹具中进行,并在焊机内进行操作,从而比两个不同方向的焊缝降低了成本。
细长的电子束焊接允许产生一个冷却通道,而无需进行铸造。
较小活塞上的冷却通道由两条平行焊缝焊接而成。
利用电子束焊接的设计能力活塞锻造和铸造合金。
凸轮轴采用两种不同的方式进行电子束处理:灰铸铁制成的凸轮表面要么通过重熔约1 mm厚的表面层进行熔合处理,然后再进行研磨,或者在0.7 mm深度处进行相变硬化。根据待处理凸轮的数量,双腔机床的循环时间为35至55秒。
各种设计的凸轮轴有6到12个凸轮。
凸轮表面处理用双室机。
较新型号的凸轮轴采用轻量化设计。管子通过内液压成形,同时由表面硬化钢制成的偏心凸轮环固定到位。管子的两个开口端必须通过端件的电子束焊接来封闭。
带电子束焊接端件的空心凸轮轴。
电子束焊的凸轮轴生产线预处理和后处理。
曾经尝试用电子束焊接卡车的曲轴来减轻重量。在每个轴承座上,分开每个工件,内部材料被移除到所需的壁厚,然后通过电子束进行重新焊接。使用内部液压成形,这个想法最终可能会有一天被采用。
曲轴电子束焊接淬火可以更早地批量生产。挑战在于在平角下接近半径,并达到足够的硬度深度。
曲轴电子束硬化
近40年来,电子束焊接了各种尺寸达800 mm的粘滞减振器。由于生产量大,每个减振器有两个相对较长的焊缝,因此在负载锁定转移机中进行焊接最为经济,用于工件交换其闲置时间不到15秒。落底式机器是当今最先进的设备,具有闲置时间接近60秒。从材料方面看,灰铸铁和低碳钢保护层的焊接速度相对较慢,因此经济性的关键在于抑制闲置时间。
粘滞减振器,两个不同类型焊缝的顶视图和横截面。
电子束焊接原型为实验性工作提供了极大的灵活性。由于任何焊缝原型参数的自由编程性,设计者可以轻松地传递他的想法。对于赛车,一些设计曾尝试生产钛合金空心活塞杆,但失败了。退火钛合金的两个纵向对称部分的无应力设计仍有待试验。有时为了实验目的,活塞杆必须通过使用系列零件来调整长度。
空心活塞杆。
缩短的活塞杆。
高性能发动机,特别是用于赛车的发动机,使用中空的充钠气门,以改善气门头部的散热。使用电子束焊接关闭盖子有一个优点,即阀门内部有真空,保护钠免受污染。
阀门由热管冷却系统。
标准的轻量级阀与中空的内部结构,融合封边处理。
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