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1、激光热处理工艺参数的选定（时间:2007-1-18 共有 467 人次浏览） 信息来源:互联网 工艺试验及快速磨损试验证明,激光功率、离焦量、扫描速率和激光热处理面积比是影响激光热处理淬硬层深度、宽度、硬度、金相组织、气缸套内表面品质及耐磨性的主要工艺参数。为此,在KMS-ii缸套、活塞环室内快速模拟磨损试验台上进行了几项主要工艺参数选定试验。 变激光功率 在同样气缸配对副、同一离焦量(L=27.5mm)和同一扫描速率(V=20mm/S)下,改变激光功率大小,进行快速磨损试验。激光功率1kW与激光功率1.2kW时,气缸套及配对活塞环的耐磨性很接近,而激光功率0.8kW时,其耐磨性则大幅度下降,
2、因此保证足够的激光功率是非常必要的。 变离焦量 不同离焦量L下的气缸套、活塞环耐磨性试验结果表示，离焦量L=27.5mm为最佳离焦量,在该离焦量下激光热处理气缸套及其配对活塞环均具有优异的耐磨性。而在加大离焦量(L,=32.5mm)或减小离焦量(L=l7.5mm)后,激光热处理气缸套及其配对活塞环耐磨性大幅度下降,气缸套相对磨损分别增加50.9%和84.9%,配对活塞环相对磨损分别增加31.6%和39.2%。 变扫描速率 改变激光扫描速率,得出的激光热处理气缸套及其配对活塞环耐磨性结果,其磨损值均较小且接近。其中用330处理一只气缸套的试验结果最佳(其扫描速率V=21mm/s),可见在保证足够
3、激光功率及适宜离焦量的前提下,可适当加快扫描速率,以提高激光热处理生产效率。 激光热处理面积比的选择 激光热处理面积比P,是指热处理扫描带总面积占气缸套内表面总面积的百分比。此项试验研究在l981年-1982年“拖拉机气缸套激光热处理工艺研究部管科研项目中做了系统试验,80年代中期又做了一些补充验证试验,选定激光热处理面积比P不低于30%为宜。 激光处理气缸的耐磨稳定性试验 激光热处理气缸套在磨损过程中,是否会出现初期磨损速率低,而随着试验时间的增加和磨损量的加大,导致磨损急剧上升,并产生剥落现象,即其耐磨稳定性如何?为此,我们将激光热处理气缸套在室内快速磨损试验台上连续试验25h.每隔5h测
4、量一次气缸套径向磨损值和活塞环闭口间隙增大值,试验10h后,换上第2组环。试验结果表明气缸套磨损正常,未出现后期磨损急剧增大现象,说明在激光淬硬层未磨尽之前,耐磨性很好,无剥落现象,随着淬硬层的逐步磨损,配对活塞环的磨损有下降的趋势。虽然试验15h后(半径磨损值已达0.10mm以上)磨损有增加的趋势,即磨损速率dD/dT略有上升,但斜率变化并不大。证明激光热处理气缸套具有优良的耐磨稳定性,这-优点对实际使用是非常重要的。 与其它不同材质气缸套的耐磨性及配副性能对比 选取国内生产的硼铸铁、高磷铸铁、中磷铸铁、中磷钒钛铸铁、磷铬钒钛铸铁、中频淬火气缸套及工艺稳定后的激光热处理气缸套,配钨铬铸铁、硼
5、钒钛铸铁、钨钒钛铸铁、铬钼铜铸铁活塞环组(第1气环镀铬,油环镀铬,下同)一并进行室内快速磨损试验,以考核激光热处理气缸套的耐磨性配副性及其使用寿命。 实际装机使用试验 上述试验结果是在室内快速模拟磨损试验台上获取的;为获取实际使用中的情况,我们分别将硼铸铁气缸套、激光热处理气缸套配铬钼铜铸铁、钨铸铁钒钛活塞环组,交叉装在试验样机上,进行实际使用对比试验。 分析实验数据,可以看出: 1室内快速模拟磨损试验与实际装机使用试验结果均验证了激光热处理气缸套具有优良的耐磨性性及配副性能.由室内快速磨损试验得出,激光热处理气缸套耐磨性比硼铸铁气缸套提高10.9%、29.3%,配对活塞环耐磨性提高43%-4
6、8.9%,由实机使用试验得出,激光热处理气缸套耐磨性比硼铸铁气缸套提高3.6%-30.6%,配对活塞环耐磨性提高29.8%、49.2%。 2.激光热处理气缸套与各种活塞环组匹配,其磨损值小而接近,数据重复性好(在0.054mm-0.0613mm之间波动),说明所选定的工艺参数合理,工艺稳定。 3激光热处理气缸套的耐磨性虽然低于磷铬钒钛合金铸铁气缸套(该材质国内很稀少,且很难保证钒钛的含量),但高于硼铸铁等其它材质气缸套,其耐磨性比磷铬钒钛铸铁气缸套低7.4%-34.7%,比硼铸铁等其它材质高1o%-61.5%,可见激光热处理气缸套耐磨性居国内领先水平.按我所根据95系列柴油机气缸套实际使用试验
7、数据及室内快速磨损试验数据,经数据处理得出曲线,查得激光热处理气缸套使用寿命达8000h以上。 4室内快速磨损实验及实机使用效果都反映出，与激光热处理汽缸套相匹配的活塞环，磨损值小而接近（闭口间隙增大值为1.149mm-1.298mm），而与其它材质汽缸套（中频淬火气缸套除外)相匹配的活塞环磨损值大而分散(闭口间隙增大值分别为1.65mm-1.805mm,1.79mm-1,925mm、1.543mm-1.894mm,1.33mm-l.45mm),证明激光热处理汽缸套具有优异的减磨性和配副性能,这是其它几种材质气缸套难以比拟的。 5激光热处理气缸套与中频淬火气缸套相比,耐磨性提高6l.5%,配对活塞环耐磨性却降低15.3%,经测试分析认为其主要原因是激光热处理金相组织中含有渗碳体,对配对活塞环的切割磨损能力高于中频淬火气缸套。 6在试验过程中,对激光热处理气缸套样品进行了数次电镜扫描分折、二次变形分析及X光衍射定量分析,确定激光热处理层的金相结构为细马氏体加残余奥氏体和少量碳化物。细马氏体具有硬度高(HV800以上):摩擦系数小、减磨性好和耐磨性高等优点,使激光热处理气缸套具有优良的耐磨性和配副性能。试验中还发现若马氏体组织细小(隐针状马氏体组织),则气缸套磨损值减小,配对活塞环磨损也下降。
