[发明专利]一种用于汽车发动机曲轴表面进行激光熔覆的方法

说明书

技术领域

本发明属于激光熔覆技术领域，特别是涉及一种用于汽车发动机曲轴表面进行激光熔覆的方法。

背景技术

曲轴是引擎的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下（往复）运动变成循环（旋转）运动，是发动机上的一个重要的机件。其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：曲轴轴颈，连杆轴颈。曲轴轴颈被安装在缸体上，连杆轴颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。曲轴的旋转是发动机的动力源。也是整个机械系统的源动力。但是曲轴在运动过程中承受很大的弯曲和扭转应力，使得轴颈磨损和疲劳断裂成为曲轴的常见破坏形式，而且这些破坏形式起源于表面，因此曲轴的表面强化和修复显得尤为重要。现有的曲轴的表面强化和修复方法有：中高频感应淬火、渗氮处理和碳氮共渗、喷丸强化以及热喷涂强化。上述表面处理方法虽然能提高耐磨性，但涂层与曲轴结合强度不好而且还容易由于局部应力集中而产生裂纹或涂层剥落，在一定程度上降低了其强化效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够大幅度提高曲轴表面的韧性、强度、耐高温、耐腐蚀及耐磨损能力的用于曲轴表面进行激光熔覆方法。

为了达到上述的目的，本发明提供的一种用于汽车发动机曲轴表面进行激光熔覆的方法进行下列步骤:

1）对曲轴的表面进行预处理； 

2）将镍基陶瓷合金粉末在4～6mm的方形光斑直径、搭接率为20%～30%和3～10mm/s的线速度条件下采用2000～3000W光纤激光器将合金粉熔覆在曲轴的表面，熔覆过程中采用惰性气体对熔覆部位进行保护，然后在室温下通过空冷形成一层合金熔覆层；

 3）利用机械加工的方法将上述的合金熔覆层的表层去除即可加工出表面带有合金熔覆层的曲轴。

作为一种优选方案，如权利要求1中所述的一种用于汽车发动机曲轴表面进行激光熔覆的方法，其特征在于：由于曲轴在工作时受到扭力T和支撑力F，所以激光束采用的是轴向和螺旋运动方式的加工走向；当对曲轴表面进行熔覆时，激光束与曲轴表面间的交角为70°～90°。

作为一种优选方案，所述的镍基陶瓷合金粉末配方按重量百分比含量为：10%～11%碳化钨、0.2%～0.4%碳、4%～6%氟化钙、2%～4%氮化硅、3%～5%硼、0.6%～1%钒、11%～14%钼、1%～1.4%硅、15%～18%铬、余量的Ni和当比例的氧化铟(In2O3)、稀土（CeO2）。

作为一种优选方案，经过光路调制成方形光斑，它的特点是能量比较均匀。

作为一种优选方案，激光扫描的速度为6.7～8.3mm/s，光纤激光器的功率为2000W。

作为一种优选方案，镍基陶瓷合金粉末的供料方式为同步送粉法。

作为一种优选方案，所述的惰性气体可选为氮气、氩气或氦气，其作用是对熔覆部位进行保护。

作为一种优选方案，所述的熔覆层厚度为0.5～2mm。

作为一种优选方案，对曲轴的表面精度、外形尺寸以及未符合要求的表面进行后期机加工，使之达到工作及装配要求，该加工方法为精加工磨削工艺。

作为一种优选方案，所述的预处理包括去除曲轴表面的油污和杂质；对曲轴的表面精度、外形尺寸以及未符合要求的表面进行后期机加工，使之达到工作及装配要求，该加工方法为精加工磨削工艺。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明实施例的正面立体示意图；

附图中：1.前端轴；2.曲柄；3.连杆轴颈；4. 曲轴主轴颈；5.平衡重；6.后端主轴颈。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明提供的一种用于汽车发动机曲轴表面进行激光熔覆的方法进行详细说明。

实施例1：

一种用于汽车发动机曲轴表面进行激光熔覆的方法，进行如下步骤：

1）所述的曲轴为整体式全支撑曲轴；

         2）在室温下对曲轴表面进行丙酮除油及杂质处理；

         3）选用数控机床作为工作台；

         4）预制粉末：选用的镍基陶瓷合金粉末配方按重量百分比含量为10%碳化钨、0.2%碳、4%氟化钙、2%氮化硅、3%硼、0.6%钒、11%钼、1%硅、15%铬、余量的镍和5%的氧化铟(In2O3)和稀土（CeO2）。