[發(fā)明專利]一種活塞銷用合金鋼的處理工藝和激光淬火方法

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• 申請日: 2022-10-18
• 公開（公告）號: CN115537713A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 霍元明;李云龍
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州鑫旭合智能科技有限公司
• 主分類號: C23C8/32
• 分類號: C23C8/32;C21D1/09;C21D9/00;C21D11/00
• 代理公司: 蘇州市方略專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32267
• 代理人: 劉純

1.一種活塞銷用合金鋼的處理工藝，其特征在于，包括如下步驟：

S1預(yù)處理：工件采用低碳合金鋼，對工件進(jìn)行打磨處理，去除表面油、鐵銹以及氧化層，然后用無水乙醇清洗，烘干備用；

S2噴丸：采用濕噴法，以石英砂作為彈丸，對工件進(jìn)行噴丸處理，然后清洗后烘干備用；

S3氮碳共滲：將工件放入等離子共滲爐中完成共滲，在400-600℃溫度條件下共滲4-16h，共滲氣氛為 N₂ 和H₂混合氣體，以吊掛固態(tài)稀土的方式引入稀土元素，以添加乙醇的方式引入 C 元素，滲氮過程中用 Ar 氣體轟擊以提高稀土元素濺射沉積量；

S4激光淬火：對工件進(jìn)行激光表面淬火處理。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞銷用合金鋼的處理工藝，其特征在于，所述S2噴丸，具體包括如下步驟：以石英砂作為彈丸，向石英砂里加入液體硝酸鈉一起噴射，噴射時(shí)間為0.5-1.0h，噴丸結(jié)束后，依次采用水洗、超聲波丙酮洗，去除工件表面的污漬，烘干備用。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞銷用合金鋼的處理工藝，其特征在于，所述石英砂采用粒徑范圍在1.0-2.0mm的4#精白或者5#精白，噴射采用0.5-1.5MPa噴丸壓力、噴射角度30-70°，噴距100-200mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞銷用合金鋼的處理工藝，其特征在于，所述S3氮碳共滲中，所述N₂ 和H₂混合氣體的體積流量分別為0.1-0.5L/min和0.1-0.5L/min，所述Ar的體積流量為0.1-0.5 L/min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞銷用合金鋼的處理工藝，其特征在于，所述稀土元素為La、Ce、Pr、Nd中的一種或者多種的組合；所述C元素的添加量為0.01-0.06L/min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞銷用合金鋼的處理工藝，其特征在于，所述S4激光淬火中，激光器的激光功率1-5kW，掃描速率500-2000mm/min，光斑半徑為1-10mm。

7.一種活塞銷用合金鋼的激光淬火方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1或者6任一項(xiàng)所述的活塞銷用合金鋼的處理工藝的S4激光淬火，在激光淬火設(shè)備上對工件進(jìn)行激光淬火、檢測。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的活塞銷用合金鋼的激光淬火方法，其特征在于，所述激光淬火設(shè)備包括激光器（1）、運(yùn)動執(zhí)行器（2）、視覺測量組件（3）、檢測系統(tǒng)（4）；所述運(yùn)動執(zhí)行器（2）作為控制激光器（1）的運(yùn)動執(zhí)行部分，所述視覺測量組件（3）包括CCD 相機(jī)（31）、光源（32），所述檢測系統(tǒng)（4）包括計(jì)算機(jī)（41）；在光源（32）照射下， CCD 相機(jī)（31）采集工件表面淬火圖像，并且實(shí)時(shí)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)（41）中，計(jì)算機(jī)（41）通過智能檢測軟件提取圖像中淬火信息，結(jié)合各項(xiàng)特征信息判斷淬火質(zhì)量，完成工件表面淬火質(zhì)量的檢測；

所述淬火質(zhì)量的檢測，具體包括如下步驟：

（1）圖像采集：CCD 相機(jī)（31）采集工件表面淬火圖像，并且實(shí)時(shí)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中；

（2）圖像預(yù)處理：通過區(qū)域定位、圖像灰度化、圖像增強(qiáng)、圖像濾波對圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理；

（3）特征提取：對預(yù)處理后的圖像進(jìn)行邊緣檢測，然后提取輪廓與圖像特征，計(jì)算出其位置與形狀特征，分析出灰度與紋理特征，將上述特征數(shù)據(jù)匯合到淬火特征信息庫中；

（4）判斷：采用監(jiān)督學(xué)習(xí)方法，訓(xùn)練構(gòu)造淬火質(zhì)量判斷模型，然后采用該模型結(jié)合淬火斑特征信息庫中的各項(xiàng)特征數(shù)據(jù)，采用面積、周長 、圓度、能量、隨機(jī)熵、對比度、灰度均值、方差這八個(gè)特征參數(shù)作為淬火樣本的特征屬性，判斷淬火質(zhì)量。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的活塞銷用合金鋼的激光淬火方法，其特征在于，所述激光器（1）采用光纖激光器；所述運(yùn)動執(zhí)行器（2）采用六軸工業(yè)機(jī)器人作為控制激光器的運(yùn)動執(zhí)行部分，所述六軸工業(yè)機(jī)器人帶有X-Y 激光振鏡掃描系統(tǒng)。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的活塞銷用合金鋼的激光淬火方法，其特征在于，所述CCD 相機(jī)（31）采用CCD面陣相機(jī)，在所述CCD 相機(jī)（31）的鏡頭（311）前設(shè)置有532 nm 的濾光片（312）；所述光源（32）采用2個(gè)白色 LED 條形光源（321），并且對稱設(shè)置在工件上方的左右兩側(cè)。