一种汽车内缸的表面改性处理方法与流程

本发明属于淬火领域，具体地说，是关于一种汽车内缸的表面改性处理方法。

背景技术：

活塞内缸是汽车发动机的关键零部件，其结构如图1和图2所示，活塞内缸包括缸1和设于缸体1中部的缸头2，所述缸体1和缸头2的中心为一通孔3，材料为40Cr，现有的活塞内缸的表面改性处理方法主要是采用调质加渗氮的步骤，其中，渗氮步骤需要在500℃的高温下进行50h，其主要缺点是：1、处理周期长，能耗比较大；2、淬硬层深层浅(最深0.5mm)，使用中持久耐磨性不够；3、零件整体表面硬化，不利于后续机加工。

因此，急需对现有的汽车内缸的淬火工艺进行改进，以使汽车内缸工件的硬度符合要求的目的。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种汽车内缸的表面改性处理方法，通过采用高频表面局部热处理使得汽车内缸工件满足如下要求：1、工件表面0.1mm处的硬度大于55HRC；2、淬硬层区域波动小于0.05mm；3、淬硬层深层达1.3-2mm，耐磨性好。

为了达到上述目的，本发明由以下技术方案实现：

一种汽车内缸的表面改性处理方法，依次包括打开冷却水、加热、喷水冷却的步骤，所述加热和喷水冷却连续进行，所述汽车内缸的缸头加热到淬火温度时立即进行喷水冷却。

根据本发明，所述加热步骤为将所述汽车内缸的缸头置于一感应线圈内加 热。

进一步的，所述感应线圈与汽车内缸的缸头之间的间隙为1mm，即感应线圈的内径比缸头的外径大2mm。

根据本发明，所述打开冷却水的步骤之前还包括对中的步骤。

根据本发明，所述对中的步骤为将一与所述感应线圈内径大小一致的试棒进行对中，可以减少肉眼对中的缺陷，防止工件偏移感应线圈的中心，导致淬硬层波浪性。

根据本发明，所述淬火温度为880-900℃，高频淬火设备设定的阳极电压为8.1KV±0.1，阳极电流为5.25A±0.25，栅极电流为0.725A±0.025，设备向下移动速度为300mm/min。

进一步的，工件旋转速度为444转/min。

根据本发明，每一个工件的加热时间和喷水冷却时间为5s-6s。

根据本发明，所述感应线圈置于高频淬火设备上，所述高频淬火设备的频率为250KHz。

本发明的汽车内缸的表面改性处理方法，其有益效果是：处理方法简单，处理周期短，能耗小，且效果好，使得工件表面0.1mm处的硬度大于55HRC、淬硬层区域波动小于0.05mm、深层达1.3-2mm、耐磨性好。具体体现在：

1、先开启冷却喷水，当工件加热到淬火温度时，工件快进自动移到喷水冷却位置，使得喷水冷却快速进行，从而减少了汽车内缸工件在空气中的高温时间，从而解决了缸头表面0.1mm处硬度达不到工艺要求的缺陷。

2、对中步骤的设置，减少肉眼对中的缺陷，从而减少淬硬层波浪性。

附图说明

图1为活塞内缸的主视图。

图2为活塞内缸的俯视图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用 于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

实施例1

本实施例的高频淬火设备的频率为250KHz，阳极电压为8.1KV±0.1，阳极电流为5.25A±0.25，栅极电流为0.725A±0.025，向下移动速度为300mm/min，工件旋转速度为444转/min。

本发明的汽车内缸的表面改性处理方法的工艺流程为：包括对中——打开冷却水——加热——喷水冷却，所述加热和喷水冷却连续进行。

淬火前，将工件置于高频淬火设备的上、下顶针上；然后选择与工件相匹配的感应线圈，再将一与感应线圈内径大小一致的试棒进行对中，以使工件位于感应线圈的正中间，从而减少肉眼对中的缺陷，防止工件偏移感应线圈的中心，导致淬硬层波浪性。

对中完毕后，取下试棒进行加热，当加热至880-900℃时，工件由高频淬火设备控制，以444转/min的速度旋转并且以300mm/min的速度向下移动至喷水冷却位置，进行连续加热和冷却，每一个工件的加热和冷却的时间为5-6s，以保证工件均匀加热和均匀冷却。

实施例2

本实施例的高频淬火设备的频率为250KHz，阳极电压为8.1KV±0.1，阳极电流为5.25A±0.25，栅极电流为0.725A±0.025，向下移动速度为280mm/min，工件旋转速度为440转/min。

本发明的汽车内缸的表面改性处理方法的工艺流程为：包括对中——打开冷却水——加热——喷水冷却，所述加热和喷水冷却连续进行。

淬火前，将工件置于高频淬火设备的上、下顶针上；然后选择与工件相匹配的感应线圈，再将一与感应线圈内径大小一致的试棒进行对中，以使工件位于感应线圈的正中间，从而减少肉眼对中的缺陷，防止工件偏移感应线圈的中心，导致淬硬层波浪性。

对中完毕后，取下试棒进行加热，当加热至880-890℃时，工件由高频淬火设备控制，以440转/min的速度旋转并且以280mm/min的速度向下移动至喷 水冷却位置，进行连续加热和冷却，每一个工件的加热和冷却的时间为5-6s，以保证工件均匀加热和均匀冷却。

实施例3

本实施例的高频淬火设备的频率为250KHz，阳极电压为8.1KV±0.1，阳极电流为5.25A±0.25，栅极电流为0.725A±0.025，向下移动速度为320mm/min，工件旋转速度为450转/min。

本发明的汽车内缸的表面改性处理方法的工艺流程为：包括对中——打开冷却水——加热——喷水冷却，所述加热和喷水冷却连续进行。

淬火前，将工件置于高频淬火设备的上、下顶针上；然后选择与工件相匹配的感应线圈，再将一与感应线圈内径大小一致的试棒进行对中，以使工件位于感应线圈的正中间，从而减少肉眼对中的缺陷，防止工件偏移感应线圈的中心，导致淬硬层波浪性。

对中完毕后，取下试棒进行加热，当加热至890-900℃时，工件由高频淬火设备控制，以450转/min的速度旋转并且以320mm/min的速度向下移动至喷水冷却位置，进行连续加热和冷却，每一个工件的加热和冷却的时间为5-6s，以保证工件均匀加热和均匀冷却。

实施例4

本实施例所采用的高频淬火设备，所述高频淬火设备的频率为250KHz，阳极电压为8.1KV±0.1，阳极电流为5.25A±0.25，栅极电流为0.725A±0.025，向下移动速度为300mm/min，工件旋转速度为440转/min。

本发明的汽车内缸的表面改性处理方法的工艺流程为：包括对中——打开冷却水——加热——喷水冷却，所述加热和喷水冷却连续进行。

淬火前，将工件置于高频淬火设备的上、下顶针上；然后选择与工件相匹配的感应线圈，再用目测的方法进行对中，以使工件位于感应线圈的正中间。

对中完毕后，进行加热，当加热至850-870℃时，工件由高频淬火设备控制，以440转/min的速度旋转并且以300mm/min的速度向下移动至喷水冷却位 置，进行连续加热和冷却，每一个工件的加热和冷却的时间为5-6s。

实施例5

本实施例的高频淬火设备的频率为250KHz，阳极电压为7.7KV±0.1，阳极电流为5A±0.25，栅极电流为0.7A±0.025，向下移动速度300mm/min，工件旋转速度为440转/min。

本发明的汽车内缸的表面改性处理方法的工艺流程为：包括对中——打开冷却水——加热——喷水冷却，所述加热和喷水冷却连续进行。

淬火前，将工件置于高频淬火设备的上、下顶针上；然后选择与工件相匹配的感应线圈，再将一与感应线圈内径大小一致的试棒进行对中，以使工件位于感应线圈的正中间，从而减少肉眼对中的缺陷，防止工件偏移感应线圈的中心，导致淬硬层波浪性。

对中完毕后，取下试棒进行加热，当加热至850-880℃时，工件由高频淬火设备控制，以440转/min的速度旋转并且以300mm/min的速度向下移动至喷水冷却位置，进行连续加热和冷却，每一个工件的加热和冷却的时间为5-6s，以保证工件均匀加热和均匀冷却。

实施例6

本实施例的高频淬火设备的频率为250KHz，阳极电压为8.5KV±0.1，阳极电流为6A±0.25，栅极电流为0.8A±0.025，向下移动速度300mm/min，工件旋转速度为440转/min。

本发明的汽车内缸的表面改性处理方法的工艺流程为：包括对中——打开冷却水——加热——喷水冷却，所述加热和喷水冷却连续进行。

淬火前，将工件置于高频淬火设备的上、下顶针上；然后选择与工件相匹配的感应线圈，再将一与感应线圈内径大小一致的试棒进行对中，以使工件位于感应线圈的正中间，从而减少肉眼对中的缺陷，防止工件偏移感应线圈的中心，导致淬硬层波浪性。

对中完毕后，取下试棒进行加热，当加热至910-930℃时，工件由高频淬 火设备控制，以440转/min的速度旋转并且以300mm/min的速度向下移动至喷水冷却位置，进行连续加热和冷却，每一个工件的加热和冷却的时间为5-6s，以保证工件均匀加热和均匀冷却。

实施例7

将实施例1-6的表面改性处理方法的汽车内缸工件进行性能检测，性能检测结果参见表1。

表1性能检测结果

结论：

(1)实施例1的表面改性处理方法的汽车内缸工件的性能检测结果为：汽车内缸的缸头表面0.1mm处的硬度大于55HRC，淬硬层区域波动小于0.05mm，深层达1.8mm，符合汽车内缸工件的性能要求。

(2)实施例2的表面改性处理方法的汽车内缸工件的性能检测结果为：汽车内缸的缸头表面0.1mm处的硬度大于55HRC，淬硬层区域波动小于0.05mm，深层大于2.0mm，不符合汽车内缸工件的性能要求。这说明了工件向下移动速度降低，深层硬度容易过深。

(3)实施例3的表面改性处理方法的汽车内缸工件的性能检测结果为：汽车内缸的缸头表面0.1mm处的硬度大于55HRC，淬硬层区域波动小于0.05mm，深层小于1.2mm，不符合汽车内缸工件的性能要求。这说明了工件向下移动速 度提高，深层硬度太浅，达不到要求。

(4)实施例4的表面改性处理方法的汽车内缸工件的性能检测结果为：由于实施例4采用目测的方式进行对中，使得淬硬层波动大，深层硬度不均，不符合汽车内缸工件的性能要求。

(5)实施例5的表面改性处理方法的汽车内缸工件的性能检测结果为：由于阳极电压偏低，使得淬火温度不够，导致工件表面硬度下降，不符合汽车内缸工件的性能要求。

(6)实施例6的表面改性处理方法的汽车内缸工件的性能检测结果为：由于阳极电压偏高，使得淬火温度偏高，从而使得工件表面氧化脱碳，进而导致工件表面0.1mm处硬度下降，不符合汽车内缸工件的性能要求。

综上所述，本发明采用先对中，再打开冷却水，然后再进行加热、喷水冷却的方法，并将汽车内缸工件置于感应线圈上进行加热冷却，即仅处理了内缸的缸头部分，其余部分没有硬度，便于后续机加工，且先打开冷却水，工件加热到淬火温度时立即进行冷却，可以减少工件在空气中的高温时间，从而解决了缸头表面0.1mm处硬度达不到工艺要求的缺陷。

另外，先采取对中的设置，使得工件均匀加热和均匀冷却，防止工件淬硬层波浪性的发生，从而使得工件硬化层的深度有所增加，硬化层深度在1.3-2mm之间，耐磨性能好。

如果要加工同一型号的汽车内缸工件，只需要进行一次对中即可。采用本发明的表面改性处理方法，所需要的时间短，能耗小，方法简单。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰。这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。