用於將一體成型的發動機缸套與缸體分離的方法及裝置與流程

2023-05-08 21:15:14

本發明涉及一種用於將一體成型的發動機鐵製缸套與鋁製缸體分離的方法及裝置，屬於汽車發動機技術領域。

背景技術：

在鋁合金制汽車發動機鑄件中，要預先將鐵製缸套置入模具中，鑄造完成之後，缸套與周圍的鋁合金鑄成一體，即鐵製的發動機缸套和鋁製的發動機缸體一起成型。針對試製件、鑄造及加工的不良工件，都需要將鐵製缸套從鋁製缸體中分離，分別再利用缸套和鋁材料。

通常的分離方法是採用加熱使周圍鋁合金重熔，之後再取出缸。該方法因為涉及缸套加熱變形、鋁合金中含有過多的多餘元素等，使得缸套和鋁合金常常不能再利用。另外，該方法費時、費能，經濟性較差，作廢件還會產生佔地成本和破壞環境等問題。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是如何經濟、方便、快速地將一體成型的發動機鐵製缸套與鋁製缸體分離，且使分離後的缸套和缸體鋁合金材料都能再利用。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供一種用於將一體成型的發動機缸套與缸體分離的方法，缸套的熔點大於缸體，缸套鑲於缸體內且為一體成型結構，其特徵在於，步驟為：

步驟1：給缸套內部加熱，缸套溫度升高；熱量會從缸套傳導至缸體，缸體溫度也隨之升高；

步驟2：由於缸套的熔點大於缸體，因此缸體內側與缸套接觸的部分會先發生熔化，此時，停止加熱；

步驟3：通過外部機械力將缸套與缸體分離即可。

優選地，所述步驟1中，給缸套內部加熱時，使缸套內部各部分均勻受熱。

優選地，所述步驟1中，給缸套內部加熱通過電磁感應加熱的方式實現。

優選地，所述步驟2中，通過溫度傳感器測量缸套外壁的溫度，當缸套外壁的溫度達到設定溫度時，停止加熱；所述設定溫度大於缸體熔點溫度且小於缸套熔點溫度。

更優選地，當缸套外壁的溫度達到設定溫度時，不立即停止加熱，而是經過一定的加熱時間後再停止。

優選地，所述步驟3中，通過機械手抓住缸套，並將缸套從缸體中抽出，實現缸套與缸體的分離；或通過壓力機驅動頂出機構，將缸套從缸體中壓出，實現缸套與缸體的分離。

本發明還提供了一種用於將一體成型的發動機缸套與缸體分離的裝置，缸套的熔點大於缸體，缸套鑲於缸體內且為一體成型結構，其特徵在於：包括

用於對缸套內部進行加熱，使缸套和缸體溫度均升高的加熱裝置；

用於當缸體內側與缸套接觸的部分發生熔化時，將缸套與缸體進行分離的外部驅動裝置。

優選地，所述加熱裝置為通電感應加熱的螺旋狀線圈。螺旋狀線圈插入鐵製的缸套之內，高頻感應電流在鐵製缸套內產生渦流，使缸套迅速升溫，達到加熱缸套熔化其周圍的鋁合金的目的。

優選地，所述加熱裝置為通高頻電流的直線狀的導體。

優選地，所述加熱裝置為由極端互為不同電極的、可分離可連接的上部電極和下部電極構成的導體。

更優選地，所述導體為管材。

進一步地，所述導體內部通有防止導體自身變軟或熔化的冷卻水。

優選地，所述外部驅動裝置為用於抓住缸套、並將缸套從缸體中抽出的機械手。

優選地，所述外部驅動裝置為用於頂住缸套、並將缸套從缸體中壓出的由壓力機驅動的頂出機構。

優選地，還包括用於測量缸套外壁的溫度，並當缸套外壁的溫度達到設定溫度時，使所述加熱裝置停止加熱的控制單元。所述設定溫度大於缸體熔點溫度且小於缸套熔點溫度。

優選地，所述控制單元包括：

中央處理器；

用於測量缸套外壁的溫度的溫度傳感器；

用於將溫度傳感器所測數據經過濾及模數處理後發送給中央處理器的測量反饋單元；

用於根據中央處理器的指令控制所述加熱裝置啟停的開關單元。

優選地，所述溫度傳感器通過測量反饋單元連接中央處理器，中央處理器通過開關單元連接所述加熱裝置。

優選地，所述溫度傳感器所測數據達到設定溫度時，中央處理器給開關單元發送關閉指令，開關單元切斷所述加熱裝置，停止給缸套加熱。

優選地，所述溫度傳感器所測數據達到設定溫度時，中央處理器給開關單元發送延時關閉指令，開關單元在一段時間後切斷所述加熱裝置，停止給缸套加熱。

本發明通過對已鑄造完成的發動機缸體中的缸套進行高頻感應加熱，讓達到高溫狀態的缸套之熱量將周圍的缸體部分熔化，再通過機械力使缸套與發動機整體分離。

與現有技術相比，本發明提供的用於將一體成型的發動機鐵製缸套與鋁製缸體分離的方法及裝置具有如下有益效果：

1、能夠使缸套在短時間內均勻加熱；

2、分離後的缸套和缸體鋁合金材料都能再利用；

3、電磁感應加熱裝置可以長時間、反覆使用；

4、裝置結構簡單，實施方便，成本較低，經濟性好。

附圖說明

圖1為實施例1提供的用於將一體成型的發動機缸套與缸體分離的裝置示意圖；

圖2為加熱裝置示意圖；(a)上部電極與下部電極分開時示意圖；(b)上部電極與下部電極連接時示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。

實施例1

發動機缸套為鐵製的，發動機缸體為鋁製的，鑄鐵的熔點溫度是1500℃以上，鋁合金的熔點溫度是650℃，本發明是利用二者的熔點不同，實現二者的分離。首先給缸套內部加熱，缸套溫度升高；熱量會從缸套傳導至缸體，缸體溫度也隨之升高；由於缸套的熔點大於缸體，因此缸體內側與缸套接觸的部分會先發生熔化，此時，停止加熱；最後通過外部機械力將缸套與缸體分離即可。

如圖1所示，為本實施例提供的用於將一體成型的發動機缸套與缸體分離的裝置的結構示意圖，發動機缸體2所鑲的缸套1內插入棒狀的導體4後，該導體4內電流流過使得缸套1內產生感應電流，加熱缸套1。

用於將一體成型的發動機缸套與缸體分離的裝置由以下幾個部分構成：箭頭所示垂直方向移動導體4的下部電極12，垂直方向移動機構10，箭頭所示水平方向移動導體4的上部電極25，水平方向移動機構20，垂直方向開閉門32，門機構30，放置在架臺11上的發動機缸體2。

其中，在垂直軸方向移動機構10內配置了在垂直方向可以伸縮的氣缸18，氣缸18的活塞杆17前端，通過L字狀的角鋼16安裝了底板13，通過活塞杆17的伸縮，底板13沿著導軌15上下移動。

下部電極12的端部的一方插入底板13內，下部電極12在底板13下方突出的部分連接通電板14，下部電極12可以上下移動。另外、如圖2(a)所示，在架臺11內，通過穿孔18a、18b下部電極12a、12b可以插入氣缸。

其次，水平方向移動機構20配置了在水平方向可以伸縮的氣缸21，該氣缸21的活塞杆22前端通過L字狀的角鋼23安裝了底板24，通過活塞杆22的伸縮，底板24沿著導軌26左右移動。

上部電極25(25a～25d，共4根)插入缸套1側面的底板24，在底板24下方突出的部分連接通電板塊28。另一方面，上部電極25的另一頭和電源電纜27接連(電源盤和電源電纜連接在圖中未畫出)。

門機構30，配置了如箭頭所示，垂直方向可以伸縮的氣缸31，氣缸31的活塞杆32前端，通過L字狀的角鋼的連接安裝了安全門34。

另外，缸套加熱裝置3內配置了移動缸套1的機器人手臂機構50，在機器人手臂機構50內有夾緊放置缸套1作用的手臂51和手爪52。

本裝置使用時，如下操作：

首先，圖1所示狀態開始進行下降安全門34的操作。當氣缸31的活塞杆32向氣缸31縮回，通過連接安裝在活塞杆32前端的角鋼33的拉動，安全門34下降。

然後，發動機缸體2放置到架臺11後，活塞杆32向上方伸出，帶動安全門34上升，有效的防止了機器人手臂機構50的手臂51進入缸套加熱裝置3內。

另外，如圖1，氣缸21的活塞杆22按水平方向箭頭向右延伸，通電板24沿著導軌26移動。當上部電極25移動至下部電極12的軸的中心位置停止。(缸套1正上方位置)

接著，如圖1，氣缸18的活塞杆17按垂直方向箭頭向上縮回，活塞杆17前端連接的角鋼16的拉動，底板13沿著導軌15上升。

端部固定在底板13上的下部電極12(12a～12b，共4根)也上升到如圖2(a)所示的位置，伸入缸套1(1a～1d，4個缸套)內。如圖2(b)所示，底板13上升至下部電極12的前端與上部電極25(25a～25b)接觸的位置停止。

上部電極25a與下部電極12a連接，使得上部電極25a到下部電極12a之間可以通電。同樣下部電極12b到上部電極25b、上部電極25c到下部電極12c、下部電極12d到上部電極25d可以通電。

另外，通過通電板14，下部電極12a和下部電極12b各個端部被一起固定，下部電極12a、12b之間可以通電。同樣的，通過電板28b，上部電極25b和上部電極25c各個端部被一起固定，上部電極25c，25b之間可以通電。

如此，上部電極25a到上部電極25b的導體間、下部電極12b到下部電極12c的導體間可以互相通電。同樣，上部電極25c到上部電極25d的導體間可以通電。

如此，圖2(b)所示導體間電流可以串聯後，從電源盤(圖上未標出)向電源電纜27a內供給了高頻電流，高頻電流通過電源電纜27a，從上部電極25a流向下部電極12a後，電流從下部電極12a經由通電板14a流向下部電極12b。

接著，高頻電流從下部電極12b流向上部電極25b後，從上部電極25b通過通電電纜28b流向上部電極25c。然後，上部電極25c以後，高頻電流從下部電極12d流向上部電極25d，從電源電纜27b向電源盤方向流出。

最後，高頻電流可以流過上部電極25、下部電極12之間，導體4(4a～4b)內磁力線被約束。

鐵製的缸套1導磁率是100～1000μs，與之相對，鋁製的發動機缸體2導磁率是1μs，二者導磁率差100倍以上，磁力線幾乎被缸套所遮斷而流向缸套內。高頻電流流向電極的軸方向，電極周邊有均勻的磁力線，在缸套1的軸方向產生感應電流達到加熱缸套的效果。所以，有比較穩定的高頻感應電流，缸套1周邊能進行均勻加熱。

如此，導體4內有高頻電流，在缸套1內產生感應電流，缸套1被加熱，溫度上升。然後，發動機缸體2內鑲嵌了缸套1，缸套1發熱時會向發動機缸體2傳熱，發動機缸體2也會被加熱。

然後，缸套1和發動機缸體2的溫度上升，鑄鐵的熔點溫度是1500℃以上，與此相對的，鋁合金的熔點溫度是650℃，鐵製的缸套1相對於發動機缸體2而言不會先熔化，發動機缸體2會先熔化，發動機缸體2的缸套1周邊會開始先熔化。通過溫度傳感器(圖上未標出)測定缸套1事先所設定的加熱溫度，達到溫度，停止高頻電流的供給，加熱終結。

另外，上部電極25和下部電極12都是用熱傳導率很高的銅質管材，為此，內部供給冷卻水，防止導體4自身的溶解的裝置。

其次，氣缸18的活塞杆17向下方向伸出，帶動底板13沿著導軌15下降，上部電板25移動至圖2(a)所示的位置。

然後氣缸21的活塞杆22向左方向縮回，通電板24沿著導軌26移動，下部電極12移動至圖1所示的位置。

其次，氣缸31的活塞杆32向下方縮回至圖1所示位置，通過活塞杆32前端安裝的角鋼33的帶動安全門34下降。然後，通過機器人手臂機構50把發動機缸體2從架臺11取出，缸套裝置3的缸套1加熱結束。

當發動機缸體2由於感應加熱的作用缸套1的周邊開始部分或完全熔化，此刻機器人手臂51驅動手爪52進入缸體2上方之後，手爪52插入缸套1，將缸套鉗起拔出，扔到指定位置之後，再次進入缸體2上方，繼續抓取第2隻缸套，如此重複，直至將所有缸套取出為止。

本實施例中，至少設置三根導體4，導體4把上部電極25和下部電極12分開，上部電極25和下部電極12可分離、可連接，鄰近的上部電極25和下部電極12的基端連接不同的電極。在上部電極25和下部電極12連接狀態下，各個導體4被串聯。多個缸套1被安裝在發動機缸體2內，缸套都可以在短時間內均勻加熱。

導體4使用管材，內部可以供給冷卻水，防止導體4自身的溶解，因此在高溫下可以加熱。另外，導體4可以長時間、反覆使用。

值得說明的是，缸套加熱裝置3的構成，上述實施形態沒有被完全限定，在不脫離本發明主旨的範圍內可以按需要做適宜的變動。如電極、通電板的形狀、配置等。

比如，上部電極25和下部電極12，可以做適宜的變動。材質也可不必用銅質的，只要能使高頻電流產生感應電流，換別的能使缸套加熱的材質就行。另外，通電板14、通電板28換成銅質或其他的材質也可以，只要內部能供給冷卻水。

其他的也可以做適宜的變動。如發動機缸體2內缸套1附近熔化的時候不停止加熱，在發動機缸體2全部熔化，只剩下缸套1的時候，結束加熱。

另外，不是達到所定加熱溫度立刻停止高頻電流的供給，完成加熱，可以經過一定的加熱時間再停止高頻電流的供給。

實施例2

本實施例與實施例1類似，其區別在於：加熱至缸體內側與缸套接觸的部分發生熔化後，將缸體2整體用機器人取出，放置在旁邊的一臺壓力機上，由壓力機驅動的頂出機構將一個或多個缸套一併壓出，實現缸套與缸體的分離。