[发明专利]一种提高湿式气缸套抗穴蚀能力的装置与方法

说明书

一种提高湿式气缸套抗穴蚀能力的装置与方法，包括激光冲击强化系统与PLC控制系统，涉及激光加工处理领域。所述气缸套固定在旋转工作台上，所述旋转工作台可以通过所述PLC控制系统控制其转动速度；所述喷水装置用于激光冲击强化气缸套时提供流水作为约束层；所述PLC控制系统可以同时控制所述第一步进电机、2进行同时运动，带动激光冲击光斑上下运动，达到冲击强化的目的。本发明协同性高，操作便捷，通过多次激光冲击在涂有硅酸乙酯黑漆作为吸收层的气缸套外壁上，诱导等离子体爆炸产生冲击波作用在所述气缸套外壁，可以产生明显的残余压应力，细化晶粒，能够显著提升所述气缸套的抗穴蚀能力，延长其使用寿命。

技术领域

本发明属于激光加工处理技术领域，特指一种提高湿式气缸套抗穴蚀能力的装置与方法。

背景技术

气缸套镶在缸体的缸筒内,与活塞和缸盖共同组成燃烧室，背面和冷却水接触的气缸套是湿缸套。湿缸套直接接触冷却水,所以有利于发动机的冷却,有利于发动机的小型轻量化。对于湿式缸套,当活塞在气缸孔内作往复运动时,不断冲击气缸壁,导致缸套产生振动和振颤。这种振动和振颤的结果,就会使吸咐在缸套外表面上流动速度相对较慢的这一层冷却液产生高温,且快速形成气泡。气泡在物理学里的两个特点一是绝热二是在前扑后继的爆破中产生强烈的腐蚀作用,这种现象长期存在就产生了穴蚀。也就是说,湿式缸套产生穴蚀现象是结构性的,会降低缸套的使用寿命。

穴蚀是金属腐蚀中常见的一种腐蚀方式,通常发生在零件与液体接触并有相对运动的条件下,一旦接触处的压力低于液体的饱和蒸气压力时就会在接触处产生气泡,溶解在液体中的气体在一定的条件下也可能析出,当气泡处在高压区,其外部压力超过气泡内压力时,气泡就会在破裂的瞬间产生很大的冲击力和高温,如果气泡从形成到破裂反复进行,就会使零件表面的材料疲劳而逐渐脱落形成麻点,随之扩展为泡沫海绵状孔穴群。气缸套为壁厚一的圆筒,顶部有凸缘,外壁直接与冷却水接触,即由气缸套外壁与机体的气缸孔壁共同构成冷却水腔,湿式气缸套因为冷却效果良好而在发动机上被广泛应用上就经常发生穴蚀现象。

为了改善气缸套的穴蚀问题,主要采用以下两种方法：第一种是通过热处理的方式,提高气缸套的表面硬度。这种方法虽然可以在一定程度上提高表面硬度,对于防止穴蚀有一定作用,但是提升效果不高,而且制造费用较高。第二种方法是制造气缸套时所选用的材料内层为耐磨的合金铸铁,而外层采用抗腐蚀性好的合金铸铁。这种方法同样有利于防止穴蚀,但这种方案会使制造工艺复杂化,增加了气缸套的生产成本。而现有技术中湿式气缸套发生穴蚀最严重的部位为其顶部凸缘和外壁之间的圆角过渡段,而该部分的穴蚀对湿式气缸套的影响最大。

因此,采用何种方法能够提高湿式气缸套的抗穴蚀能力,以进一步降低湿式气缸套的穴蚀现象,成为目前本技术领域人员函待解决的问题。

激光冲击强化技术是一种新型的材料表面强化技术,利用激光束与涂覆在工件表面的吸收层相互作用产生高压冲击波作用于工件,使工件表面材料发生塑性变形,从而使表面材料的组织致密化,细化晶粒，甚至形成纳米晶，并形成具有一定深度的残余应力层,残余应力层能有效地消除材料内部应力集中和抑制裂纹的萌生和扩展,能显著提高金属零件的疲劳寿命和耐腐蚀性能。相对于单次激光冲击强化，多次激光冲击强化残余应力作用层更深，能够达到1mm左右，表面硬度也会有更大的提高，强化效果更加显著。在本发明中，我们采用多次激光冲击强化的方法来提高湿式气缸套的抗穴蚀能力是可行的。

发明内容

本发明目的在于提供一种提高湿式气缸套抗穴蚀能力的装置与方法，用来提高湿式气缸套的使用寿命。