激光焊接在制造封口活塞环中的应用 技术领域
本发明涉及激光焊接技术的应用，具体涉及激光焊接在制造封口活塞环中的应用，适用于制造摩托车、汽车发动机的封口活塞环。
背景技术
活塞环是发动机的关键零件。传统的活塞环为具有弹性的开口圆环，装在活塞的环槽内，与缸套配合后，开口两端对接实现密封。但开处有间隙，存在直通式漏气地缺陷，特别是使用一段时间后，间隙增大，漏气和漏油的现象更为严重，导致发动机功率下降，排气口冒黑烟，对环境造成污染。为了解决这一问题，长期以来人们作了很大的努力，改变活塞环的切口结构，设计出了斜切口的活塞环、搭接切口的活塞、组合式活塞环，等等，但都没有取得突破性的进展。近年来，又出现了封口活塞环，即在活塞环切口的两端加工一段圆弧形的槽口，封口片插在圆弧形的槽口内，将活塞环的切口封住，其密封效果超过其它结构的活塞环。但由于活塞环断面尺寸较小，封口片尺寸也小，所以安装困难，效率低，而且还容易脱落。后又用粘接的方法将封口片的一段粘接在活塞环切口一端的槽口内，虽然能解决安装时封口片脱落的问题，但又出现多余的粘接剂难以清除，影响活塞环精度的问题。由于存在这些问题，影响了封口活塞环的推广使用。
发明内容
本发明的目的是提供激光焊接在制造封口活塞环中的应用，它焊接牢固、焊接处平整、无毛剌，不破坏活塞环的精度，焊接的封口活塞环安装使用方便。
本发明所述的激光焊接在制造封口活塞环中的应用，其特征是以现有的成品活塞环为坯件，事先在切口的两端各加工一段相互对应的圆弧形槽口，应用脉冲功率激光焊接技术将封口片的一段焊接在活塞环切口一端的圆弧形槽口内，封口片的另一段与活塞环切口另一端的圆弧形槽口对应配合。
所述的激光焊接在制造封口活塞环中的应用，其焊接工艺为：
A、将切口两端加工有圆弧形槽口的活塞环装夹在激光焊接机的转动的工作台上，并使活塞环的圆心与转动的工作台同心；
B、将封口片的一段插入活塞环切口一端的圆弧形槽口内，封口片的下边与圆弧形槽口的下边齐平，封口片的上边略低于圆弧形槽口的上边；
C、调整转动的工作台，使激光束及保护气体喷嘴对准需要焊接的部位；
D、根据活塞环的规格调整工艺参数，工作电压为220V或380V，单脉冲能量1-5J，脉宽2-6ms，焊接深度小于0.5mm，激光焊接频率5-10次/秒，并调整冷却水流量和保护气体压力；
E、开机点焊，同时向焊接处喷出保护气体，转动工作台再次点焊，至少焊两点，即完成封口片的焊接。
使用的设备为HJ150型精密激光焊接机，其技术参数为，激光工作物质：Nd:YAG晶体；单脉冲能量：0-30J；脉宽：≤20ms；焊接深度：≤3mm；激光焊接频率：≤10次/秒；光束和发散角：10mrad；重复精度：0.02mm；速度：＜15mm/s；冷却水流量：60升/分。使用的保护气体为N2气，压力为3-5大气压。
由于激光焊接是一种新型的特殊焊接方法，焊接时不需要填料和焊剂，而是通过光学系统将激光束聚集在很小的区域，在极短的时间内，使被焊处形成一个能量高度集中的局部热源区，从而使被焊物质熔化实现焊接。焊缝平整、牢固，强度高，变形小，污染少，效率高。完全适宜制造封口活塞环的要求，加之在保护气体下焊接，封口片的宽度又略低于圆弧形槽口的深度，焊接后不会出现毛刺，不需要再作修理，也不会影响活塞环的精度。采用该方法制造的封口活塞环，安装使用非常方便。
具体实施方式
现以制造125摩托车发动机用的封口活塞环为例，对激光焊接在制造封口活塞环中的应用作进一步的说明。以现有的125摩托车发动机用的成品活塞环为坯件，利用线切割机床在坯件切口的两端各加工一段相互对应的圆弧形槽口。选用激光工作物质为Nd：YAG晶体，单脉冲能量为0-30J的HJ150型精密激光焊接机焊接封口片，其焊接工艺为：
A、将切口两端加工有圆弧形槽口的活塞环装夹在激光焊接机的转动的工作台上，并使活塞环的圆心与转动的工作台同心；
B、将封口片的一段插入活塞环切口一端的圆弧形槽口内，封口片的下边与圆弧形槽口的下边齐平，封口片的上边略低于圆弧形槽口的上边，以确保不产生毛刺；
C、调整转动的工作台，使激光束及保护气体喷嘴对准需要焊接的部位；
D、根据活塞环的规格调整工艺参数，工作电压为320V，单脉冲能量3J，脉宽4ms，焊接深度0.3mm，激光焊接频率7次/秒，并调整冷却水流量至30升/分，气体为N2气，压力为4个大气压。
E、开机点焊，同时向焊接处喷出保护气体，转动工作台再次点焊，即完成封口片的焊接。