[其他]高速柴油機缸孔激光熱處理工藝

無效

• 申請號: 86100097
• 申請日: 1986-01-04
• 公開（公告）號: CN86100097A
• 公開（公告）日: 1987-07-15
• 發明（設計）人: 李魯伯;張永生
• 申請（專利權）人: 山東省交通廳青島發動機廠
• 主分類號: C21D1/09
• 分類號: C21D1/09;C21D11/00
• 代理公司: 山東省專利服務處
• 代理人: 王華

本發明屬于高能熱處理范疇，激光熱處理技術領域。

直到提出本發明為止，發動機氣缸體缸孔或氣缸套內表面處理工藝有：表面氮化、三元共滲、電接觸表面淬火、擠壓碳化硅、電子束表面熱處理、表面噴涂、表面松孔鍍鉻以及缸套和汽油機缸體缸孔激光熱處理等方式。由于表面化學處理需直接對氣缸體缸孔進行加熱，工藝復雜，耗費能源大，缸孔變形大，廢品率高，常用于厚壁濕式氣缸套。電子束表面熱處理工藝，工件必須置于真空中加工，成本高。表面噴涂，表面與基體結合處容易剝落，加速磨損，效果不理想。表面松孔鍍鉻，適用于薄壁鋼質氣缸套，直接對缸孔鍍鉻，工件過大，工藝難以實現。擠壓碳化硅，工藝要求嚴格，質量不易保證，效果不穩定。電接觸表面淬火，變形大，使用效果一般。汽油機氣缸體缸孔激光熱處理工藝不能直接用于柴油機氣缸體熱處理。

本工藝的目的是，用千瓦級CO₂激光束直接對原鑲干式硼鑄鐵氣缸套的高速柴油發動機氣缸體缸孔內表面進行掃描，提高缸孔表面硬度，延長使用壽命，省去原硼鑄鐵氣缸套。

本工藝的特征是：磷化前將氣缸體缸孔精鏜至氣缸套內孔尺寸，留珩磨余量0.01～0.03mm;氣缸體材質為普通灰鑄鐵，沖天爐熔煉，砂型鑄造;其螺距的變化規律，是根據所建數學模型按線性規律變化，其磨損值的數學模型，是將缸孔處理長度分為五階，每段建立各自的數學模型，在微處理機控制下，激光束功率按各段的數學模型呈非線性或線性關系變化。

本工藝的具體內容是：

1.氣缸體缸孔激光處理前，進行黑化處理，為提高激光吸收率以適應大批量、流水線生產的要求，黑化工藝采用一種快速磷化劑及其相應的快速磷化工藝，在常溫下，工件經過清洗后，可一次磷化成膜，磷化膜均勻，工易簡單，節拍快。

2.由于柴油機缸體水套壁薄，砂型鑄造、壁厚不均勻，激光常規處理后變形過大，形成廢品。為了控制缸孔變形以及針對高速柴油機缸孔實際最大磨損點在上止點附近的特點，建立起磨損值的數學模型，激光掃描軌跡采用不等螺距螺旋線掃描軌跡，在掃描過程中，激光束功率按上述數學模型與掃描軌跡呈非線性或線性關系變化，使缸孔變形控制在允許范圍內，這樣有利于發動機大修時鏜孔，還可減少刀具的磨損。

本工藝與厚壁濕式氣缸套激光熱處理工藝相比，該氣缸套用于拖拉機發動機上，發動機轉速低，屬于中低速柴油機。氣缸套為電爐熔煉，離心澆鑄，氣缸套質量好，壁厚均勻。本工藝處理的高速柴油機氣缸體為沖天爐熔煉，砂型鑄造，發動機轉速比拖拉機用發動機轉速高1/3以上，因而工藝實現的難度大;本工藝與汽油機氣缸體激光處理工藝相比，兩種發動機的壓縮比不同，柴油機的熱負荷比汽油機高得多，同時柴油燃燒后生成物形成的腐蝕磨損比汽油機亦大得多。汽油機氣缸體激光處理的目的是提高原灰鑄鐵缸孔的使用壽命（與普通灰鑄鐵缸孔進行的對比試驗），本工藝是取代硼鑄鐵氣缸套（與硼鑄鐵氣缸套進行的對比試驗），工藝水平起點不同。

本工藝的最大優點是熱處理變形小，可以省去原硼鑄鐵氣缸套，特別適用于腐蝕磨損較大的高速柴油機氣缸體缸孔表面處理。經臺架和裝車道路運行結果證明，本工藝處理的高速柴油機氣缸體缸孔，使用壽命已超過硼鑄鐵氣缸套。用戶因此延長了整機大修里程，生產廠減少了加工工序，節省了設備投資，發動機省去一種零件，降低了產品成本，因此本工藝具有顯著的生產效益和社會效益。