本发明属于发动机缸体加工技术领域，具体涉及一种发动机缸体激光淬火加工方法。
背景技术：
随着发动机领域的进一步发展，要求发动机要：功耗更小、动力更强、耗油更少、排放更低、寿命更长、经济性更好。
气缸套在缸体内运动中出现的穴蚀、磨损和润滑不足等问题，一直困扰着各大厂商。加强对于内燃机损坏情况分析，提高发动机缸体的耐磨材料性能，研究改善方法，降低损耗也越来越引起人们的关注和重视。发动机的缸体是衡量内燃机耐用度的一个重要指标，而发动机缸体的工作环境恶劣，承受高温、高压的冲击和活塞环的往复摩擦，磨损较快且易产生拉缸现象。因此，提高内燃机使用寿命，提高发动机缸体的耐磨性能显得更为迫切。
激光淬火是以利用激光器高功率激光束为能源，以极快速度加热工件表面，并以自冷硬化为主的淬火工艺。现有的激光淬火缸体技术，所用的设备为传统的co2激光淬火机，设备故障率高、生产效率低、废品率高、操作复杂、制造及使用成本高，而且加工前要经过清洗、磷化或者刷涂料等方式来减少激光在缸体上的反射，加工缸体时要经过多次重复加工才能达到所需的工艺要求。
技术实现要素：
针对上述情况，本发明的目的是提供一种发动机缸体激光淬火加工方法，一次加工就可以达到工艺要求，而且操作简单，加工效率高，发动机缸体的一个缸孔1-3min就可以完成。
本发明提供了一种发动机缸体激光淬火加工方法，该发动机缸体激光淬火加工方法包括以下步骤：
1）将待加工缸体清洗干净，放置在激光淬火设备上；
2）将缸体的第一个加工孔对准激光淬火设备的加工工位，调整激光淬火设备中激光器的激光头至第一个加工孔轴线上，根据加工孔的尺寸、激光淬火型貌和淬火加工的工艺要求，调节激光焦距和激光器的输出功率，并设置淬火加工参数，关闭激光器，空跑一个循环；
3）开启激光器，按照步骤2）中设置的参数，激光头在第一个加工孔内沿竖直方向移动，缸体顺时针旋转，激光器出光对缸体进行淬火加工，加工完成后，激光头复位，缸体停止转动；
4）将缸体的第二个加工孔对准激光淬火设备的加工工位，采用与第一个加工孔相同的方法进行淬火加工，直至缸体的四个加工孔均完成加工，将缸体由激光淬火设备上取下；
5）将激光淬火后的缸体放在珩磨设备上，对缸体的内孔进行珩磨，形成光滑的内表面。
根据本发明，步骤1）中，清洗后的缸体无毛刺、油污和锈迹。用行车将发动机缸体吊装到激光淬火设备上，并固定好位置。
优选地，所述激光器为半导体激光器。利用大功率的半导体激光器，不需要磷化和刷涂料，一次加工就可以达到工艺要求。
本发明的加工方法适用于各种尺寸加工孔的缸体，只需要根据加工孔尺寸调节加工参数即可。优选地，加工孔的尺寸包括：孔直径为80-140mm，孔深度为143-350mm，淬火加工部位距离加工孔上口的宽度为8-12mm、距离加工孔下口的宽度为15-25mm。
本发明中，激光淬火型貌可以包括网格型或螺纹型。
按照一种具体的实施方式，所述激光淬火型貌为网格型时，在激光淬火过程中，采用循环间隔的加工方式，首先激光头上下移动一个循环，与此同时缸体旋转一周，在激光头移动的起始位置形成一个淬火头，然后激光头停止淬火，缸体旋转，缸体旋转角度根据淬火头数而定，再按照之前的方式进行下一轮加工，直至最后一个淬火头形成，激光淬火加工完成；激光头上下的移动高度为加工孔内淬火加工部位的高度，淬火加工时间为1-3min。为了保证网格的均匀性，根据淬火头数，可以确定激光头停止淬火时缸体旋转角度，根据该缸体旋转的时间，每个淬火头的加工时间，可知道单个缸体加工孔的淬火加工时间，反之亦然，这些均可以进行设定，根据各时间和尺寸可以知道相应的速度，激光头上下移动并淬火的单个周期，缸体正好旋转一周，因此两者之间的速度存在关联，具体依据缸孔尺寸和单个淬火头的加工时间而定。
按照另一种具体的实施方式，所述激光淬火型貌为螺纹型时，在激光淬火过程中，激光头的移动高度为加工孔内淬火加工部位的高度，淬火加工时间为1-3min。螺纹型的加工可以是螺距相等的螺纹均匀分布，也可以分段设置螺距，比如说，设置分两段，两段能够上稀下密或下密上稀。
本发明中，激光器输出功率为500-1500w，根据缸体的材料，要求淬火带的深度和宽度不同，激光器输出的功率也不同。淬火加工使加工部位材料表面迅速升温到相变温度，激光束离开后，被加热部位又通过缸体迅速冷却，形成自淬火。优选地，淬火加工的工艺要求包括：淬火硬度hv≥650，淬火深度为0.07-0.30mm，淬火带宽度为2-6mm。
根据本发明，空跑一个循环是指对激光淬火设备试运行一遍，即根据第一加工孔设定的程序，设备运行一遍，后边的具有相同加工参数设置的加工孔均不需要再重新试运行了。
优选地，步骤5）中，采用带有油石的珩磨头对缸体内孔进行加工，每个缸体内孔的加工时间为0.5-1min，得到缸体内孔的内表面粗糙度ra≤0.2。
本发明中未加以限定的工艺参数均选用本领域的常规方式进行，例如缸体内孔的珩磨，加工参数的具体设置，激光焦距和激光器输出功率的设定等采用常规技术手段进行。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明利用半导体激光器高功率激光束，配合机床上移动、旋转机构的运动及速度；按照规定程序及格式；使发动机缸体内表面材料迅速加热硬化；提升发动机缸体使用的性能和寿命要求。而且操作简单，加工效率高，发动机缸体的一个缸孔1-3min就可以完成。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1-2用于说明本发明的发动机缸体激光淬火加工方法。
实施例1
一种发动机缸体激光淬火加工方法，该发动机缸体激光淬火加工方法包括以下步骤：
1）将待加工缸体清洗干净，清洗后的缸体无毛刺、油污和锈迹，用行车将清洗后的缸体吊装放置在激光淬火设备上，并固定好位置；
2）将缸体的第一个加工孔对准激光淬火设备的加工工位，调整激光淬火设备中半导体激光器的激光头至第一个加工孔，根据加工孔的尺寸、激光淬火型貌和淬火加工的工艺要求，调节激光焦距和激光器的输出功率，并设置激光头的移动参数和缸体的旋转参数，关闭激光器，空跑一个循环；
3）开启激光器，按照步骤2）中设置的参数，激光头在第一个加工孔内沿竖直方向移动，缸体顺时针旋转，激光器出光对缸体进行淬火加工，加工完成后，激光头复位，缸体停止转动；
4）将缸体的第二个加工孔对准激光淬火设备的加工工位，采用与第一个加工孔相同的方法进行淬火加工，直至缸体的四个加工孔均完成加工，将缸体由激光淬火设备上取下；
5）将激光淬火后的缸体放在珩磨设备上，采用带有油石的珩磨头对缸体内孔进行珩磨加工，每个缸体内孔的加工时间为0.5min，形成光滑的内表面，内表面粗糙度ra≤0.2。
缸体各加工孔的尺寸包括：孔直径为115mm，孔深度为182mm，淬火加工部位距离加工孔上口的宽度为10mm、距离加工孔下口的宽度为20mm，淬火行程为152mm。
激光淬火型貌为网格型，在激光淬火过程中，采用循环间隔的加工方式，首先激光头上下移动一个循环，与此同时缸体旋转一周，在激光头移动的起始位置形成一个淬火头，然后激光头停止淬火，缸体旋转，再按照之前的方式进行下一轮加工，直至最后一个淬火头形成，激光淬火加工完成，淬火头数为21个；激光头上下的移动高度为152mm，淬火加工时间为3min。
淬火加工的工艺要求包括：淬火硬度hv≥650，淬火深度为0.1mm，淬火带宽度为2mm。激光器的输出功率设置为800w。
采用上述加工方法得到的激光淬火网格均匀，开头结尾对接过渡自然，淬火带直线度好，无颤动，符合相关规定，单个缸孔的淬火加工用时3min，效率高。
实施例2
一种发动机缸体激光淬火加工方法，该发动机缸体激光淬火加工方法包括以下步骤：
1）将待加工缸体清洗干净，清洗后的缸体无毛刺、油污和锈迹，用行车将清洗后的缸体吊装放置在激光淬火设备上，并固定好位置；
2）将缸体的第一个加工孔对准激光淬火设备的加工工位，调整激光淬火设备中半导体激光器的激光头至第一个加工孔，根据加工孔的尺寸、激光淬火型貌和淬火加工的工艺要求，调节激光焦距和输出功率，并设置激光头的移动参数和缸体的旋转参数，关闭激光器，先空跑一个循环；
3）开启激光器，按照步骤2）中设置的参数，激光头在第一个加工孔内沿竖直方向移动，缸体顺时针旋转，激光器出光对缸体进行淬火加工，加工完成后，激光头复位，缸体停止转动；
4）将缸体的第二个加工孔对准激光淬火设备的加工工位，采用与第一个加工孔相同的方法进行淬火加工，直至缸体的四个加工孔均完成加工，将缸体由激光淬火设备上取下；
5）将激光淬火后的缸体放在珩磨设备上，采用带有油石的珩磨头对缸体内孔进行珩磨加工，每个缸体内孔的加工时间为0.5min，形成光滑的内表面，内表面粗糙度ra≤0.2。
缸体的各加工孔的尺寸包括：孔直径为115mm，孔深度为182mm，淬火加工部位距离加工孔上口的宽度为10mm、距离加工孔下口的宽度为20mm，淬火行程为152mm。
激光淬火型貌为螺纹型，在激光淬火过程中，激光头的移动高度为152mm，均匀螺纹，螺距为2mm，淬火加工时间为1min。
淬火加工的工艺要求包括：淬火硬度hv≥650，淬火深度为0.15mm，淬火带宽度为3mm。激光器的输出功率设置为1000w。
采用上述加工方法得到的激光淬火螺纹，淬火带直线度好，无颤动，符合相关规定，单个缸孔的淬火加工用时1min，效率高。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。