一种汽车发动机缸体的激光热处理工艺.pdf

本发明涉及一种汽车发动机缸体的激光热处理工艺，包括以下工艺步骤：(1)启动镗床进行镗孔；(2)对经过步骤(1)处理后的汽车发动机缸体进行清洗；(3)磷化处理；(4)将汽车发动机缸体利用三维扫描仪扫描后，形成三维数据输入到自动控制系统中，形成数控编程转化成控制激光器的运动指令；(5)打开激光器，并在自动控制系统的运动指令的控制下，对汽车发动机缸体表面进行第一次扫描；(6)完成第一次扫描后，间歇3～5秒后，激光器快速复位，进行第二次扫描；(7)清洗；(8)珩磨。本发明利用激光淬火实现对汽车发动机缸体性能改善，从而延长使用寿命，避免了频繁的更换汽车发动机缸体，降低设备使用和维护的成本。

权利要求书
1.  一种汽车发动机缸体的激光热处理工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：
(1)将汽车发动机缸体装夹在镗床上，启动镗床进行镗孔；
(2)对经过步骤(1)处理后的汽车发动机缸体进行清洗；
(3)对经过步骤(2)处理后的汽车发动机缸体进行磷化处理；
(4)将汽车发动机缸体利用三维扫描仪扫描后，形成三维数据输入到自动控制系统中，形成数控编程转化成控制激光器的运动指令；
(5)打开激光器，用能量密度为104～105w/cm2的高能激光束，并在自动控制系统的运动指令的控制下，对汽车发动机缸体表面进行第一次扫描，被扫部分内壁材料表面急骤升温到相变温度，激光束离开后，被加热的部分又很快通过母体冷却而形成自淬火；
(6)完成第一次扫描后，间歇3～5秒后，激光器快速复位，进行第二次扫描，第二次扫描的运动速度为第一次扫描运动速度两倍；
(7)清洗：对激光处理后的汽车发动机缸体表面进行清洗；
(8)珩磨：对汽车发动机缸体进行珩磨处理，以达到使用要求。

2.  根据权利要求1所述的一种汽车发动机缸体的激光热处理工艺，其特征在于：所述第一次扫描和第二次扫描的方式为螺旋线扫描。

说明书一种汽车发动机缸体的激光热处理工艺
技术领域
本发明涉及热处理技术领域，具体的说是一种汽车发动机缸体的激光热处理工艺。
背景技术
随着人们生活水平的提高，汽车已经逐渐得到普及，给人们的出行带来了方便。汽车发动机缸体是汽车上重要的零部件之一，由于汽车发动机缸体频繁的工作，易造成磨损，分为正常磨损和异常磨损，正常磨损是指缸体上部润滑最差，活塞环在上、下止点运行速度接近0，油膜不宜形成，而使缸体磨成上大下小，又或者进气的吹射、冲刷作用，使缸壁的润滑油被稀释并形成较多腐蚀性成分。
异常磨损是指：
1)腐蚀磨损是材料表面与周围介质发生电化学反应而产生的，发动机缸体在低温、燃油燃烧不充分的条件下将产生严重的腐蚀性磨损。发动机冷却水温较低或低温起动频繁时，易产生较多的酸性物质，酸性物与气缸直接接触形成脆弱薄层，此薄层在外力作用下剥落，从而形成腐蚀性磨损；
2)进入缸体的空气中含有大量灰尘而造成严重的磨料磨损；
3)机油中的杂质、尘粒等引起严重的磨料磨损；
4)新的或大修后未经磨合的缸体直接投入作业时，由于缸体和活塞表面凹凸不平，运动时相互嵌入产生磨料磨损，在缸体表面产生平行于缸体的轴线拉痕，俗称“拉缸”；
5)粘着磨损：缸体与活塞环在润滑不良的情况下相对滑动时，两者之间极微小部分金属表面的直接摩擦产生局部高温，使之熔融粘着、脱落，逐步扩大即产生粘着磨损；
6)断环后的磨损：活塞环通常有3～4道，第一道环较易断裂，该环断裂后，第二道环的润滑条件道到破坏，加剧了缸体的磨损，形成“二台”。
一旦缸体出现严重磨损，则需要及时的更换缸体，否则汽车的性能将急剧下降，更换后的磨损的缸体由于未采取相应的回收措施，废弃而导致严重的资源浪费，因此需要对新的缸体进行相应的处理，以改善缸体的性能，延长缸体的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车发动机缸体的激光热处理工艺，实现对汽车发动机缸体性能改善，从而延长使用寿命，降低设备使用和维护的成本。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种汽车发动机缸体的激光热处理工艺，包括以下工艺步骤：
(1)将汽车发动机缸体装夹在镗床上，启动镗床进行镗孔，使金属表面裸露出来，方便进行激光处理；
(2)对经过步骤(1)处理后的汽车发动机缸体进行清洗；
(3)对经过步骤(2)处理后的汽车发动机缸体进行磷化处理；
(4)将汽车发动机缸体利用三维扫描仪扫描后，形成三维数据输入到自动控制系统中，形成数控编程转化成控制激光器的运动指令；
(5)打开激光器，用能量密度为104～105w/cm2的高能激光束，并在自动控制系统的运动指令的控制下，对汽车发动机缸体表面进行第一次扫描，被扫部分内壁材料表面急骤升温到相变温度，激光束离开后，被加热的部分又很快通过母体冷却而形成自淬火；
(6)完成第一次扫描后，间歇3～5秒后，激光器快速复位，进行第二次扫描，第二次扫描的运动速度为第一次扫描运动速度两倍；
(7)清洗：对激光处理后的汽车发动机缸体表面进行清洗；
(8)珩磨：对汽车发动机缸体进行珩磨处理，以达到使用要求。
所述第一次扫描和第二次扫描的方式为螺旋线扫描。
本发明采用了三维扫描仪将汽车发动机缸体的三维数据输入到自动控制系统中，以方便自动控制系统控制，精度高，替代了传统的人工测量的方式，提高了测量的效率，并自动形成运动指令，以控制激光器运动，灵敏度高。本发 明采用两次激光扫描，淬火部分呈超细化的马氏体组织，硬度由淬火前的HRC20～25提高到HRC55～60，提升2.5倍，并得到0.2～0.4mm的淬火层深，从而提高汽车发动机缸体的耐磨性能3～5倍。
本发明的有益效果是：本发明利用激光淬火实现对汽车发动机缸体性能改善，从而延长使用寿命，避免了频繁的更换汽车发动机缸体，降低设备使用和维护的成本；本发明采用了三维扫描仪与自动控制系统的配合，完成对汽车发动机缸体数据的获取和编程，保证了测量的精确度和测量的效率，同时实现对激光器的自动控制，以保证淬火的质量。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
实施例一：一种汽车发动机缸体的激光热处理工艺，包括以下工艺步骤：
(1)将汽车发动机缸体装夹在镗床上，启动镗床进行镗孔，使金属表面裸露出来，方便进行激光处理；
(2)对经过步骤(1)处理后的汽车发动机缸体进行清洗；
(3)对经过步骤(2)处理后的汽车发动机缸体进行磷化处理；
(4)将汽车发动机缸体利用三维扫描仪扫描后，形成三维数据输入到自动控制系统中，形成数控编程转化成控制激光器的运动指令；
(5)打开激光器，用能量密度为104～105w/cm2的高能激光束，并在自动控制系统的运动指令的控制下，对汽车发动机缸体表面进行第一次扫描，被扫部分内壁材料表面急骤升温到相变温度，激光束离开后，被加热的部分又很快通过母体冷却而形成自淬火；
(6)完成第一次扫描后，间歇3～5秒后，激光器快速复位，进行第二次扫描，第二次扫描的运动速度为第一次扫描运动速度两倍；
(7)清洗：对激光处理后的汽车发动机缸体表面进行清洗；
(8)珩磨：对汽车发动机缸体进行珩磨处理，以达到使用要求。
所述第一次扫描和第二次扫描的方式为螺旋线扫描。
本发明采用了三维扫描仪将汽车发动机缸体的三维数据输入到自动控制系 统中，以方便自动控制系统控制，精度高，替代了传统的人工测量的方式，提高了测量的效率，并自动形成运动指令，以控制激光器运动，灵敏度高。本发明采用两次激光扫描，淬火部分呈超细化的马氏体组织，硬度由淬火前的HRC20～25提高到HRC55～60，提升2.5倍，并得到0.2～0.4mm的淬火层深，从而提高汽车发动机缸体的耐磨性能3～5倍。
为了论证本发明的实际效果，特通过实验对实施例一实施后的汽车发动机缸体进行检测，多次测量取平均值结果汇总如下：

由上表可知，经过激光淬火后，硬化层厚度均值为0.27mm，硬化层宽度均值为2.8mm，形变量均值为0.0009mm，表面洛氏硬度达HRC68，同时万公里磨损量由0.054mm下降到0.0083mm，行车里程由普修后6万公里增加到20万公里以上，润滑性能提升一倍，使用寿命延长三倍。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受步骤实施例的限制，步骤实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。