专利名称：一种气缸盖气门座圈激光强化装置及其强化方法
技术领域：
本发明属于一种发动机激光强化装置及其强化方法，具体涉及一种气缸盖气门座 圈的激光强化装置及其强化方法。
背景技术：
新型发动机高强化、高紧凑的设计目标对其零部件的选材、结构设计和热处理工 艺提出更高的要求。为满足新型发动机的使用寿命，气缸盖选用综合力学性能优良的珠光 体蠕墨铸铁材料，且气门座圈是在整体缸盖上直接加工成型。气门座圈在高温下经受气门 的冲击、拍打、磨损以及进排气流的冲蚀、氧化，其工作条件及其恶劣，其质量直接影响发动 机的性能及可靠性，而保证其高可靠性工作的关键技术是使其具有特定的硬度值和强化层 深。由于珠光体蠕墨铸铁材料HRC硬度在4 8范围，不能满足气门座圈使用环境，因此急 需开展气门座圈相变强化研究工作。目前对珠光体蠕墨铸铁材料的相变强化方法有高频感应强化、火焰强化两种方 法，这两种方法针对整体结构的局部强化存在工艺复杂，很难精确实现特定区域强化的缺 陷，且生产出气缸盖气门座圈功率密度低，需要二次加工才可使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种操作方法简单，强化速度快、强化区域质 量好的缸盖气门座圈激光强化方法及其激光强化装置。本发明的技术方案一种气缸盖气门座圈的激光强化装置，它主要包括氩气罐1、 喷嘴3、激光头4、气门座圈5、气缸盖7、机器人8和工作台9，气缸盖7设置在工作台9上， 气缸盖7上设置有气门座圈5，工作台9的右侧设置有机器人8，激光头4通过传输线6与 机器人8连接，工作台的左侧设置有氩气罐1，喷嘴3通过输气管2与氩气罐1连接，喷嘴3 的中心线与气缸盖7火力面法线方向成45°角，激光头4设置在气门座圈5的上方。2、一种气缸盖气门座圈的激光强化方法，它包括以下步骤a、用丙酮清洗蠕墨铸铁气缸盖气门座圈油污；b、放置气缸盖7在工作台9上；C、通过机器人8调整激光头4的光斑中心与需要强化的气门座圈5的环形截面中 心对齐；d、调节激光头4的激光功率密度在110 132W/mm2，激光强化速度为10mm/S，所 述的激光为Nd:YAG固体激光；e、使氩气罐1内的氩气通过喷头3从侧面吹向气门座圈5保护的强化区域，吹气 角度与气缸盖7火力面法线方向成45°角；f、强化开始同时开启激光头4的激光和机器人8，由机器人8带动激光头4移动， 激光通过强化区域，强化收尾先关掉激光头4的激光，滞后0. 5s关掉机器人8，即完成激光 强化方法，强化后的气缸盖气门座圈的硬度为50 70HRC。本发明与现有技术相比具有以下有益效果本发明通过对蠕墨铸铁气缸盖气门座圈的激光强化工艺，提高了其层深及硬 度，强化后的气缸盖气门座圈表面质量好，不需第二次加工就可以直接使用。具有可操作性 强、强化速度快、强化区域质量好等优点，可以有效地强化蠕墨铸铁气缸盖气门座圈，且可 广泛应用于各种环形零件的强化。
图1是本发明激光强化装置的结构示意图。
具体实施例方式如图1所示，上述气缸盖气门座圈的激光强化装置，它主要包括氩气罐1、喷嘴3、 激光头4、气门座圈5、气缸盖7、机器人8和工作台9，气缸盖7设置在工作台9上，气缸盖 7上设置有气门座圈5，工作台9的右侧设置有机器人8，激光头4通过传输线6与机器人8 连接，工作台的左侧设置有氩气罐1，喷嘴3通过输气管2与氩气罐1连接，喷嘴3的中心线 与气缸盖7火力面法线方向成45°角，激光头4设置在气门座圈5的上方。上述气缸盖气 门座圈的激光强化方法，它包括以下步骤a、用丙酮清洗蠕墨铸铁气缸盖气门座圈油污；b、放置气缸盖7在工作台9上；C、通过机器人8调整激光头4的光斑中心与需要强化的气门座圈5的环形截面中 心对齐；d、调节激光头4的激光功率密度在110 132W/mm2，激光强化速度为10mm/S，所 述的激光为Nd:YAG固体激光；e、使氩气罐1内的氩气通过喷头3从侧面吹向气门座圈5保护的强化区域，吹气 角度与气缸盖7火力面法线方向成45°角；f、强化开始同时开启激光头4的激光和机器人8，由机器人8带动激光头4移动， 激光通过强化区域，强化收尾先关掉激光头4的激光，滞后0. 5s关掉机器人8，即完成激光 强化方法。上述方法中，当调节激光功率密度为132W/mm2，设置激光强化速度为lOmm/s，强 化后的气缸盖气门座圈的硬度分别为60、62和65HRC，强化层深为0. 65mm。当调节激光功率密度为120W/mm2，设置激光强化速度为lOmm/s，强化后的气缸 盖气门座圈的硬度分别为57、59和60HRC，强化层深为0. 59mm。当调节激光功率密度为110W/mm2，设置激光强化速度为lOmm/s，强化后的气缸盖 气门座圈的硬度分别为55、56和59HRC，强化层深0. 53mm。
权利要求
一种气缸盖气门座圈的激光强化装置，它主要包括氩气罐(1)、喷嘴(3)、激光头(4)、气门座圈(5)、气缸盖(7)、机器人(8)和工作台(9)，其特征是气缸盖(7)设置在工作台(9)上，气缸盖(7)上设置有气门座圈(5)，工作台(9)的右侧设置有机器人(8)，激光头(4)通过传输线(6)与机器人(8)连接，工作台的左侧设置有氩气罐(1)，喷嘴(3)通过输气管(2)与氩气罐(1)连接，喷嘴(3)的中心线与气缸盖(7)火力面法线方向成45°角，激光头(4)设置在气门座圈(5)的上方。
2.一种气缸盖气门座圈的激光强化方法，其特征是它包括以下步骤a、用丙酮清洗蠕墨铸铁气缸盖气门座圈油污；b、放置气缸盖(7)在工作台(9)上；c、通过机器人(8)调整激光头(4)的光斑中心与需要强化的气门座圈(5)的环形截面 中心对齐；d、调节激光头(4)的激光功率密度在110 132W/mm2，激光强化速度为10mm/S，所述 的激光为Nd: YAG固体激光；e、使氩气罐(1)内的氩气通过喷头(3)从侧面吹向气门座圈(5)保护的强化区域，吹 气角度与气缸盖(7)火力面法线方向成45°角；f、强化开始同时开启激光头(4)的激光和机器人(8)，由机器人(8)带动激光头(4)移 动，激光通过强化区域，强化收尾先关掉激光头(4)的激光，滞后0. 5s关掉机器人(8)，即完 成激光强化方法，强化后的气缸盖气门座圈的硬度为50 70HRC。
全文摘要
本发明公开了一种气缸盖气门座圈的激光强化装置及其强化方法，强化装置主要包括氩气罐(1)、喷嘴(3)、激光头(4)、气门座圈(5)、气缸盖(7)、机器人(8)和工作台(9)，气缸盖(7)设置在工作台(9)上，气缸盖(7)上设置有气门座圈(5)，工作台(9)的右侧设置有机器人(8)，激光头(4)通过传输线(6)与机器人(8)连接，工作台的左侧设置有氩气罐(1)，喷嘴(3)通过输气管(2)与氩气罐(1)连接。该激光强化装置及激光强化方法具有可操作性强、强化速度快、强化区域质量好等优点，可以有效地强化蠕墨铸铁气缸盖气门座圈，且可广泛应用于各种环形零件的强化。
文档编号C21D10/00GK101967551SQ20101028997
公开日2011年2月9日 申请日期2010年9月18日 优先权日2010年9月18日
发明者庞铭, 强智臻, 徐广辉, 王艳丽, 解志民, 郭昌明 申请人:中国兵器工业集团第七○研究所