一种激光淬火刮碳环及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种激光淬火刮碳环及其制备方法，属于发动机技术领域。刮碳环包括主体，主体为圆环形，主体内环下端设置倒圆角，通过倒圆角引导活塞进出主体，避免活塞进入主体时对主体底部造成硬性磨损，影响使用效果，且倒圆角可以防止激光淬火后此部位因硬度高脆性大而出现崩牙，主体内环下端设置激光淬火部，主体设置于气缸套上端，气缸套内设置活塞。本发明专利技术增强了刮碳环的耐磨性、表面硬度、疲劳极限及抗氧化能力，提高了使用寿命，节约了成本，通过刮碳环将积碳刮除，避免出现拉缸、活塞环卡滞等不良状况。滞等不良状况。滞等不良状况。

【技术实现步骤摘要】
一种激光淬火刮碳环及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种激光淬火刮碳环及其制备方法，属于发动机


技术介绍

[0002]活塞在气缸套内孔做上下往复运动时，受燃料质量影响，活塞顶部火力岸位置容易产生积碳，在气缸套上设置刮碳环，通过刮碳环将积碳刮除，避免出现拉缸、活塞环卡滞等不良状况，而现有刮碳环耐磨性差、表面硬度低，需要经常进行更换，影响活塞的正常使用，同时增加了成本。
[0003]中国专利文件CN207145072U公开了一种内燃机刮碳环，包括刮碳环本体，所述刮碳环本体为薄壁环状结构,所述刮碳环本体内设有一端大、另一端小的并可与活塞头的外圆面相适应的锥形孔，在所述刮碳本体内的锥面上设有螺旋分布的刮碳槽，该刮碳环为一体成型结构。该刮碳环能有效去除活塞头部积碳，但其耐磨性、表面硬度均无改善，仍然需要经常进行更换。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种激光淬火刮碳环，增强了刮碳环的耐磨性、表面硬度、疲劳极限及抗氧化能力，提高了使用寿命，节约了成本，通过刮碳环将积碳刮除，避免出现拉缸、活塞环卡滞等不良状况。
[0005]本专利技术还提供上述一种激光淬火刮碳环的制备方法。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种激光淬火刮碳环，包括主体，主体为圆环形，主体内环下端设置倒圆角，通过倒圆角引导活塞进出主体，避免活塞进入主体时对主体底部造成硬性磨损，影响使用效果，且倒圆角可以防止激光淬火后此部位因硬度高脆性大而出现崩牙，主体内环下端环形设置激光淬火部，主体设置于气缸套上端，气缸套内设置活塞。
[0008]优选的，激光淬火部宽度为1-10mm，淬火深度为0.1-0.5mm。
[0009]进一步优选的，激光淬火部宽度为3-5mm，淬火深度为0.2-0.3mm，刮除积碳的同时淬火层也在不断磨损，若淬火层宽度较小深度较浅，则较短的工作时间就可能导致淬火层被磨损掉；若淬火层宽度较大深度较深则需要更大的功率或更低的转速，而这会导致主体吸收更多的热量从而达到更高的温度，容易阻碍马氏体的转变甚至使本体出现严重的局部熔化和严重变形，从而严重影响主体质量。
[0010]优选的，主体壁厚为3-10mm，具体壁厚根据缸套壁厚及爆发压力进行确定，活塞缸径越大，缸套越厚，主体越厚。
[0011]优选的，主体内环下端倒圆角大小为R0.1-R0.5。
[0012]进一步优选的，主体内环下端倒圆角大小为R0.1-R0.2。
[0013]优选的，主体为合金铸铁件，进行激光淬火时主体表层材料吸收激光辐射并转化为热能，局部温度极速升高到奥氏体相变以上熔点以下，通过材料主体的热传导作用使被
加热的表层材料的冷却速度超过马氏体相变临界冷却速度，快速冷却完成相变硬化。
[0014]优选的，主体内径大于活塞火力岸直径0.2-1.5mm。
[0015]进一步优选的，主体内径大于活塞火力岸直径0.5-1mm。
[0016]优选的，主体外环下端设置倒角，倒角大小为C1-C1.5，方便安装于气缸套。
[0017]优选的，气缸套上端设置圆形承孔，圆形承孔内设置主体。
[0018]进一步优选的，主体外径与圆形承孔直径相同。
[0019]上述激光淬火刮碳环的制备方法，操作步骤如下：
[0020](1)对主体进行去毛刺处理，然后将主体激光淬火部以外的其它部分用PVC胶带粘贴，确保非淬火面无裸露，检查激光淬火部位表面，保证无异物、无油、无缺陷；
[0021](2)将专用淬火喷料摇晃均匀后倒入喷枪，将主体激光淬火部位表面均匀喷涂至无金属光泽，厚度控制在0.1-0.5mm，提高激光的吸收率；
[0022](3)激光淬火面与激光淬火设备镜头焦距调至150
±
50mm，功率调到300-2000W；
[0023](4)按照主体内环直径选择对应的转速，线速度＝转速*(主体内径/2)，保证线速度在500mm/min-800mm/min；
[0024](5)激光淬火后的激光淬火部硬度不低于52HRC。
[0025]本专利技术的有益效果在于：
[0026]1、本专利技术增强了刮碳环的耐磨性、表面硬度、疲劳极限及抗氧化能力，提高了使用寿命，节约了成本，通过刮碳环将积碳刮除，避免出现拉缸、活塞环卡滞等不良状况。
[0027]2、本专利技术制备过程激光加热速度及热循环较快，热影响区较小又是表面激光淬火，故工件无变形，提高使用效果。
[0028]3、本专利技术的激光束发散角小具有很好的指向性，整个处理过程不需要任何的冷却液，绿色环保无污染，且较大的过热度和过冷度使得淬硬层的金相组织是相当精细的颗粒，位错密度极高且在表层形成压应力，进而可以大大提高工件的耐磨性，抗疲劳、抗氧化等性能。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的结构安装剖面示意图；
[0030]图2为本专利技术的结构剖面示意图；
[0031]图3为本专利技术的气缸套结构剖面示意图；
[0032]图4为本专利技术的活塞结构剖面示意图；
[0033]其中：1、主体；2、倒圆角；3、激光淬火部；4、气缸套；5、承孔；6、活塞。
具体实施方式
[0034]下面通过实施例并结合附图对本专利技术做进一步说明，但不限于此。
[0035]实施例1：
[0036]如图1-4所示，本实施例提供一种激光淬火刮碳环，包括主体1，主体为圆环形，主体内环下端设置倒圆角2，通过倒圆角2引导活塞进出主体1，避免活塞6进入主体时对主体底部造成硬性磨损，影响使用效果，且倒圆角可以防止激光淬火后此部位因硬度高脆性大而出现崩牙，主体内环下端环形设置激光淬火部3，主体1设置于气缸套4上端，气缸套4内设
置活塞6。
[0037]激光淬火部3宽度为3mm，淬火深度为0.2mm，刮除积碳的同时淬火层也在不断磨损，若淬火层宽度较小深度较浅，则较短的工作时间就可能导致淬火层被磨损掉；若淬火层宽度较大深度较深则需要更大的功率或更低的转速，而这会导致主体吸收更多的热量从而达到更高的温度，容易阻碍马氏体的转变甚至使本体出现严重的局部熔化和严重变形，从而严重影响主体质量。
[0038]主体1壁厚为3mm，活塞缸径越大，缸套越厚，主体越厚。
[0039]主体内环下端倒圆角大小为R0.1。
[0040]主体内径大于活塞火力岸直径0.5mm。
[0041]上述激光淬火刮碳环的制备方法，操作步骤如下：
[0042](1)对主体进行去毛刺处理，然后将主体激光淬火部以外的其它部分用PVC胶带粘贴，确保非淬火面无裸露，检查激光淬火部位表面，保证无异物、无油、无缺陷；
[0043](2)将专用淬火喷料摇晃均匀后倒入喷枪，将主体激光淬火部位表面均匀喷涂至无金属光泽，厚度控制在0.1-0.5mm，提高激光的吸收率；
[0044](3)激光淬火面与激光淬火设备镜头焦距调至150...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光淬火刮碳环，其特征在于，包括主体，主体为圆环形，主体内环下端设置倒圆角，主体内环下端环形设置激光淬火部，主体设置于气缸套上端，气缸套内设置活塞。2.如权利要求1所述的激光淬火刮碳环，其特征在于，激光淬火部宽度为1-10mm，淬火深度为0.1-0.5mm；优选的，激光淬火部宽度为3-5mm，淬火深度为0.2-0.3mm。3.如权利要求1所述的激光淬火刮碳环，其特征在于，主体壁厚为3-10mm。4.如权利要求1所述的激光淬火刮碳环，其特征在于，主体内环下端倒圆角大小为R0.1-R0.5；优选的，主体内环下端倒圆角大小为R0.1-R0.2。5.如权利要求1所述的激光淬火刮碳环，其特征在于，主体为合金铸铁件。6.如权利要求1所述的激光淬火刮碳环，其特征在于，主体内径大于活塞火力岸直径0.2-1.5mm；优选的，主体内径大于活塞火力岸直径0.5-1mm。7.如权利要求1所述的激光淬火刮碳环，其特征在于，主体外环下端设置倒角，倒角大...

【专利技术属性】
技术研发人员：李占营，姚晓东，王加伟，牟永祥，岳海彪，
申请(专利权)人：山东进化者新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：