[发明专利]一种内燃凿岩机缸孔激光热处理方法

说明书

本发明属激光热处理技术领域。涉及内燃机缸体或缸套内孔的激光热处理、并且特别适宜于手持式内燃凿岩机灰铸铁缸孔的激光热处理工艺方法。

激光热处理自七十年代发展以来，现已进入生产应用阶段。在内燃机缸体或缸套内孔上采用激光热处理，形成的淬硬带能使其耐磨性显著提高。现今推广的工艺方法是采用激光束对缸体或缸套内孔壁进行螺旋扫描，从而在孔壁上形成螺旋状的淬硬带。例如中国专利申请公开CN86100097（1987、7公开）提供了高速柴油机缸孔激光热处理工艺，在扫描过程中，激光束功率与扫描轨迹呈非线性或线性变化，对已磷化处理的灰铸铁缸孔内壁进行不等距螺旋扫描，在易磨损部位淬硬带密度大，从而具有较高的耐磨、耐蚀性能，并且具有整体变形小等特点，获得了较好效果。但是如将这种缸孔热处理工艺方法，用于恶劣工况条件下（例如野外尘埃大、散热条件差、冲击载荷剧烈等）的内燃凿岩机缸孔上，其耐磨性能还嫌不足，与国外先进样机耐久试验对比尚存在差距。

本发明的目的在于：利用激光热处理形成淬硬带的原理，针对现有工艺方法的不足，深入探索激光束在缸孔内壁的合理扫描轨迹，以期进一步提高在恶劣工况下工作的内燃凿岩机缸孔的耐磨性能。

本工艺的主要特征在于：对经过黑化处理的待加工凿岩机缸体或缸套孔内壁，用激光束进行顺母线方向的直线扫描，其扫描轨迹在缸孔圆周壁上是均匀间隔线段密布的，也可以按缸孔偏磨程度实行不等距和不等长线段布置，从而在缸孔内壁形成顺母线方向的若干条直线型淬硬带。实行本工艺在缸孔内壁形成若干条顺母线方向的直线型淬硬带后，将产生以下积极效果：

1.其淬硬带方向与活塞运动方向是一致的，对活塞产生了类似沿导轨运动的导向作用。

2.当缸孔与活塞运动付工作时产生的微小金属磨屑、以及进入汽缸的大气尘埃微粒，可以顺着相邻淬硬带之间的软带内直线移动，最后排出活塞环工作区，不致形成磨料加速磨损。

3.由于激光束在缸孔内壁进行直线扫描，热处理时缸孔相对激光束只作直线移动，扫描速度容易控制，相应的设备技术要求也低。

4.如果在用激光束顺母线方向扫描形成若干条直线型淬硬带基础上，结合进行激光束的等距或不等距螺旋扫描，最后在缸孔内壁形成以直线和螺旋淬硬带所组成的网状硬化面，将会进一步减少热处理变形和提高局部区域耐磨性。

5.能显著提高恶劣工况条件下工作的缸孔的耐磨性能，减少偏磨的程度，从而延长使用寿命。

以下结合手持式内燃凿岩机缸体，对实施激光热处理的工艺方法作进一步描述。

众所周知凿岩机是用于野外作业，工况条件相当恶劣，承受频繁冲击的工作设备。手持式内燃凿岩机以汽油为能源，转速高，热载荷大，外界粉尘多，散热条件差，未经热处理的缸体只能工作二百小时左右即磨损报废。

图1是凿岩机缸体的工作示意图

缸体（8）的孔内壁呈阶梯形，其中包括以d为直径的工作室（1）和以D为直径的压气室（2）。简析其爆发冲程，当工作室（1）中充满新鲜混合油气时，经活塞（3）的压缩后点火爆发，先向左推动冲击活塞（4），连带岩钎撞击岩石工作;后推动活塞（3）右移，带动连杆、曲柄、飞轮运动，为活塞（3）的运动储备动能。为此在缸体（8）工作室（1）的内壁上要承受活塞（3）和冲击活塞（4）小端的动载荷，在缸体（8）压气室（2）的内壁上要承受冲击活塞（4）大端的动载荷，在前述工况条件下长期工作，无论在工作室（1）和在压气室（2）内壁上，都会造成不同程度的严重磨损。

图2是缸孔内壁的激光热处理扫描工艺方法示意图。