[发明专利]一种发动机用环形蠕墨铸铁排气阀座激光强化时缺陷抑制方法

说明书

本发明涉及激光强化处理方法，尤其涉及一种发动机用环形蠕墨铸铁排气阀座激光强化时缺陷抑制方法，首先对蠕墨铸铁排气阀座环形处表面进行平整化处理，然后对其进行预热处理，设置激光光束与工件表面的法线夹角和合适的工艺参数，在起弧处激光功率上升速度为500～1100W/S，持续时间为1.8～3秒，然后功率保持不变，直至环形将要结束处，此时，激光功率以300～550W/S的速度降低，持续时间为3～4秒，直至激光扫过起弧处大约5mm，功率降为零。本发明在起弧阶段通过激光功率缓升和在收弧阶段通过激光功率缓降的办法，避免了由于激光功率瞬时增加和降低所引起的缺陷，有利于提高发动机的使用寿命和可靠性。

技术领域

本发明涉及激光强化处理方法，尤其涉及一种发动机用环形蠕墨铸铁排气阀座激光强化时缺陷抑制方法。应用范围属于表面加工与改性技术领域。

背景技术

位于缸盖上的排气阀座是柴油发动机中的重要部件之一，它长期处于在高温燃气腐蚀和反复交变冲击负荷下工作，工作条件十分恶劣。随着节能环保意识的提高，高功率发动机的缸径尺寸在不断缩小，然而要求功率不断增强。因此，发动机的功率密度相比较以前已经大大增强，增强程度要达到数倍以上。这样，发动机转速每分钟将达到数千转以上，柴油机的气缸燃烧爆发压力也会相应提高。由此发动机活塞、排气阀及排气阀座等关键部件的热负荷和机械负荷将会增加50％以上。

目前，发动机缸盖采用蠕墨铸铁300(RuT300)浇注而成，由于在铸造过程及其自身所固有的特点，且排气阀座为环形锥体结构，采用普通的激光强化方法时，使得其激光淬火过程中容易产生气孔和微裂纹，尤其在环形起弧处和收弧处裂纹尤为明显，造成在服役一段时间后，出现较为严重的窜气现象，这已无法满足大功率发动机的全寿期高负荷服役要求。因此，迫切需求开展高功率密度发动机环形排气阀座的阻裂技术研究，以大幅度提高关键部件的耐高温磨损性能、耐热疲劳性能及耐高温腐蚀性能，从而提高发动机的使用寿命和可靠性。

国内对发动机排气阀座的强化方面的研究虽然有一定的报道，但其方法主要集中在相变硬化、表面微熔热处理以及激光烧结等方法。而对于环形蠕墨铸铁汽缸盖气门座圈的激光强化技术方面，主要集中于通过改变工艺参数进行其表面的强化，而对于环形这一比较特殊形状的排气阀座在激光强化时在起弧处和收弧处容易出现裂纹及气孔等缺陷的情况未见报道。为了进一步改善环形蠕墨铸铁汽缸盖气门座圈的综合性能，还需要进一步研究其激光强化处理方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发动机用环形蠕墨铸铁排气阀座激光强化时缺陷抑制方法，在进行激光淬火强化过程时，通过编程在环形排气座起弧位置采用功率缓升方法，在环形排气阀座收弧处(也即环形处的起弧位置)再采用激光功率缓降方法，使得收弧处的功率平滑过渡，避免了收弧处由于功率急剧降低而出现弧坑，从而避免该处裂纹的产生。

本发明所述的激光强化时缺陷抑制方法步骤如下：对蠕墨铸铁排气阀座环形处表面进行平整化处理，并用砂纸和丙酮去掉表面锈迹和油污，然后对其进行预热处理，设置激光光束与工件表面的法线夹角和合适的工艺参数。在起弧处激光功率上升速度为500～1100W/S，持续时间为1.8～3秒，然后功率保持不变，直至环形将要结束处，此时，激光功率以300～550W/S的速度降低，持续时间为3～4秒，直至激光扫过起弧处大约5mm，功率降为零。

本发明专利与现有技术相比具有以下有益效果：

1).本发明在起弧阶段通过激光功率缓升的办法，避免了由于激光功率瞬时增加所引起的缺陷，有利于提高发动机的使用寿命和可靠性；

2).本发明在收弧阶段通过激光功率缓降的办法，避免了由于激光功率瞬时降低所引起的缺陷，有利于提高发动机的使用寿命和可靠性；

附图说明

图1是实施例1激光功率随时间变化示意图；

图2是实施例1所得激光强化部位显微组织照片；