CN104862694B - 一种强化挺柱的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种强化挺柱的制备方法，包括以下步骤：将挺柱的底面进行清洗，将清洗后的挺柱的底面进行磷化处理；将磷化处理后的挺柱的底面进行激光热处理，得到强化挺柱；所述激光热处理为激光淬火处理、激光重熔处理或激光熔覆处理。本申请采用激光表面改性技术即激光淬火、激光重熔或激光熔覆的方法对挺柱的底部工作面进行强化处理，并通过调整激光表面改性技术中的参数匹配，使处理后的挺柱的硬度与耐磨性得到了极大提高。
Description
技术领域
本发明涉及材料表面改性技术领域，尤其涉及一种强化挺柱的制备方法。
背景技术
在四冲程内燃机中，凸轮轴设置的位置可分为顶置、中置与下置三种形式。在中置和下置发动机中，都需要配置气门挺柱本体。挺柱是凸轮的从动件，其是将来自凸轮的运动和作用力传给推杆或气门，同时还承受凸轮所施加的侧向力并将其传给机体或气缸盖。
挺柱工作时其底面与凸轮接触，由于接触面积小，接触应力较大，因此挺柱的底面摩擦和磨损都相当严重。因此，挺柱工作面应该具有耐磨性且润滑性较好。
申请号为200820088902.5的中国专利公开了一种发动机气门挺柱，其是在气门挺柱本体底端焊接了硬质合金片，从而降低了挺柱表面的摩擦系数。该方案提供的发动机气门挺柱虽然能够提高挺柱的耐磨性，但是硬质合金和挺柱基体靠焊接方式焊合，焊缝处易有焊接缺陷，从而限制了该方法的应用。申请号为201110428096.8的中国专利公开了一种在汽车发动机气门挺柱表面制备类金刚石涂层的方法，该发明是利用高功率脉冲磁控溅射技术在气门挺柱表面制备类金刚石涂层的方法；申请号为201210008650.1的中国专利公开了一种减摩耐磨涂层及其沉积有该涂层的挺柱，本发明公开的涂层由表层和底层组成，表层为a-C：H，底层为Cr+W-C：H或Cr+CrN。减摩耐磨涂层沉积在挺柱的底部工作面后，使其表面的硬度得到了提高。上述两个专利公开的对挺柱表面的改性均能够提高挺柱的耐磨性与硬度，但是提高的程度有限。由此，本申请提供了一种挺柱的制备方法。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种表面强度与耐磨性较好的挺柱的制备方法。
有鉴于此，本申请提供了一种强化挺柱的制备方法，包括以下步骤：
将挺柱的工作面进行清洗，将清洗后的挺柱的工作面进行磷化处理；
将磷化处理后的挺柱的工作面进行激光热处理，得到强化挺柱；
所述激光热处理为激光淬火处理、激光重熔处理或激光熔覆处理；
所述激光淬火处理的激光功率为1000～3000W，光斑直径为1.0～5.0mm，扫描速度为500～1500mm/min，搭接率为20％～50％；
所述激光重熔处理的激光功率为1500～3500W，光斑直径为1.0～5.0mm，扫描速度为100～1000mm/min，搭接率为20％～50％；
所述激光熔覆处理的激光功率为1500～3500W，光斑直径为1.0～5.0mm，扫描速度为100～1000mm/min，搭接率为20％～50％；
所述激光熔覆处理采用的合金粉末为铁基合金粉末、镍基合金粉末或钴基合金粉末。
优选的，所述激光热处理为激光淬火处理时，所述激光淬火处理的保护气氛为氩气或氮气，所述保护气氛的气体流量为2L/min～10L/min。
优选的，所述激光热处理为激光重熔处理时，所述激光重熔处理的保护气氛为氩气或氮气，所述保护气氛的气体流量为2L/min～10L/min。
优选的，所述激光热处理为激光熔覆处理时，所述激光熔覆处理的保护气氛为氩气或氮气，所述保护气氛的气体流量为2L/min～10L/min。
优选的，所述激光热处理为激光熔覆处理时，所述铁基合金粉末包括：
优选的，所述激光热处理为激光熔覆处理时，所述镍基合金粉末包括：
优选的，所述激光热处理为激光熔覆处理时，所述钴基合金粉末包括：
优选的，所述挺柱的材质为45钢。
本申请提供了一种强化挺柱的制备方法，包括以下步骤：将挺柱的工作面进行清洗，将清洗后的挺柱的工作面进行磷化处理；将磷化处理后的挺柱的工作面进行激光热处理，得到强化挺柱；所述激光热处理为激光淬火处理、激光重熔处理或激光熔覆处理。本申请采用激光表面强化技术即激光热处理对挺柱的工作面进行热处理，并通过对激光强化处理中各种参数的控制，使激光淬火挺柱和激光重熔挺柱底面获得极小的马氏体和碳化物组织，组织细小、均匀，使挺柱的硬度高，耐磨性好；激光熔覆挺柱底面使合金粉末涂层与基体形成良好的冶金结合，提高了强化挺柱的表面强度与耐磨性，且消除了气孔、夹杂等焊接存在的缺陷。实验结果表明，采用激光淬火处理的挺柱的表面硬度可达620HV1以上，1h粘着磨损量小于0.03g；采用激光重熔处理的挺柱的表面硬度可达700HV1以上，1h粘着磨损量小于0.02g；采用激光熔覆处理的挺柱的表面硬度可达780HV1，1h粘着磨损量小于0.005g。
附图说明
图1为本发明激光表面处理技术扫描方式示意图；
图2为45钢未进行激光表面强化处理的金相照片；
图3为本发明实施例1制备的强化挺柱的金相照片；
图4为本发明实施例4制备的强化挺柱的金相照片；
图5为本发明实施例7制备的强化挺柱的金相照片。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种强化挺柱的制备方法，包括以下步骤：
将挺柱的工作面进行清洗，将清洗后的挺柱的工作面进行磷化处理；
将磷化处理后的挺柱的工作面进行激光热处理，得到强化挺柱；
所述激光热处理为激光淬火处理、激光重熔处理或激光熔覆处理；
所述激光淬火处理的激光功率为1000～3000W，光斑直径为1.0～5.0mm，扫描速度为500～1500mm/min，搭接率为20％～50％；
所述激光重熔处理的激光功率为1500～3500W，光斑直径为1.0～5.0mm，扫描速度为100～1000mm/min，搭接率为20％～50％；
所述激光熔覆处理的激光功率为1500～3500W，光斑直径为1.0～5.0mm，扫描速度为100～1000mm/min，搭接率为20％～50％；
所述激光熔覆处理采用的合金粉末为铁基合金粉末、镍基合金粉末或钴基合金粉末。
本申请采用激光热处理即激光表面改性技术对挺柱的底面进行处理，使其硬度和耐磨性获得了极大的提高，有效的降低了凸轮轴桃尖和挺柱之间的摩擦损耗，提高了挺柱的使用寿命。
按照本发明，在将挺柱的底面进行激光热处理之前，需要先将所述挺柱的底面进行清洗，以去除表面的油污；然后再进行磷化处理，挺柱的底面经过磷化处理后表面发黑，能够很好的吸收激光的能量，若不进行磷化，则挺柱会把激光反射出去而无法进行激光处理。所述磷化处理的磷化液为现有技术中熟知的磷化液，本申请不作特别的限制。
本申请所述激光热处理为激光淬火处理、激光重熔处理或激光熔覆处理。其中激光淬火又称激光相变硬化，即利用高能密度的激光光束照射钢铁零件表面，使其需要硬化的部位瞬间吸收光能并立即转化成热能，从而使激光作用区的温度急剧上升形成奥氏体，经随后的快速冷却，获得极细小的马氏体和其他组织的高硬化层，以达到表面硬化的目的。
激光重熔又称为激光熔凝，即利用激光束将钢铁零件表面瞬间熔化并瞬间凝固，表面熔凝层与材料基底是天然的冶金结合，可有效消除表面的杂质、气孔等缺陷，同时急冷再结晶获得细小的晶粒组织，具有较高的硬度、耐磨性与抗蚀性。
激光熔覆又称激光再制造、激光修复，即选择合适的粉末材料涂覆在需要强化的钢铁零件表面，经激光照射使粉末材料涂覆在需要强化的钢铁零件表面，经激光照射使粉末和零件表面薄层同时熔化，快速凝固后形成冶金结合的表面涂层，从而显著改善零件表面的耐磨、耐蚀、耐热与抗氧化性能。
激光束单色、能量高且方向性强，可以对钢铁零件表面进行由点到线、由线到面的扫描方式进行强化处理，如图1所示。
本申请所述激光淬火的激光功率为1000～3000W，优选为1500W～2300W，更优选为1800W～2000W；光斑直径为1.0～5.0mm，优选为2.0mm～4.0mm，更优选为2.5mm～3.5mm；扫描速度为500～1500mm/min，优选为800～1200mm/min，更优选为900～1100mm/min；搭接率为20％～50％，优选为28％～42％，更优选为32％～38％。
在上述激光淬火处理过程中，所述激光功率过大、光斑直径过小、扫描速度过小，都会造成挺柱表面熔化过深，冷却不及时，不能形成马氏体转变，从而使挺柱的表面硬度较低，表面几何形态较差；而激光功率过小、光斑直径过大、扫描速度过大，则会造成挺柱表面加热能量不够，起不到强化的作用。而光斑的搭接率主要是针对扫描带之间的重叠部分，搭接率过大，会形成较大的回火软化带，而搭接率过小则会形成硬化层间隙。因此，本申请通过控制激光淬火处理过程中的激光功率、光斑直径、扫描速度以及搭接率，使挺柱的表面得到改性，有助于挺柱表面硬度与耐磨性的提高。
为了避免在激光处理过程中引入杂质，本申请所述激光淬火的保护气氛优选为氩气或氮气，气体流量优选为2～10L/min，更优选为4～8L/min。
所述激光重熔处理的激光功率为1500～3500W，优选为1800～3000W，更优选为2000～2700W；光斑直径为1.0～5.0mm，优选为2.0mm～4.0mm，更优选为2.5mm～3.5mm；扫描速度为100～1000mm/min，优选为300～800mm/min，更优选为450～650mm/min；搭接率为20％～50％，优选为28％～40％，更优选为32％～38％。
在上述激光重熔处理过程中，所述激光功率过大、光斑直径过小、扫描速度过小，都会造成挺柱表面熔化过深，冷却不及时，不能形成马氏体转变，从而使挺柱的表面硬度较低，表面几何形态较差；而激光功率过小、光斑直径过大、扫描速度过大，则会造成挺柱表面加热能量不够，起不到强化的作用。而光斑的搭接率主要是针对扫描带之间的重叠部分，搭接率过大，会形成较大的回火软化带，而搭接率过小则会形成硬化层间隙。因此，本申请通过控制激光重熔处理过程中的激光功率、光斑直径、扫描速度以及搭接率，使挺柱的表面得到改性，有助于挺柱表面硬度与耐磨性的提高。
为了避免在激光重熔过程中引入杂质，所述激光重熔的保护气氛优选为氩气或氮气，气体流量优选为2～10L/min，更优选为4.5L/min～8.5L/min。
所述激光熔覆处理的激光功率为1500～3500W，优选为1700～3100W，更优选为2000～2800W；光斑直径为1.0～5.0mm，优选为2.0mm～4.0mm，更优选为2.5mm～3.5mm；扫描速度为100～1000mm/min，优选为300～700mm/min；搭接率为20％～50％，优选为26％～41％，更优选为30％～38％。
在上述激光熔覆处理的过程中，所述激光功率过大、光斑直径过小、扫描速度过小，都会造成挺柱表面熔化过深，冷却不及时，不能形成马氏体转变，从而使挺柱的表面硬度较低，表面几何形态较差；而激光功率过小、光斑直径过大、扫描速度过大，则会造成挺柱表面加热能量不够，起不到强化的作用。而光斑的搭接率主要是针对扫描带之间的重叠部分，搭接率过大，会形成较大的回火软化带，而搭接率过小则会形成硬化层间隙。因此，本申请通过控制激光熔覆处理过程中的激光功率、光斑直径、扫描速度以及搭接率，使挺柱的表面得到改性，有助于挺柱表面硬度与耐磨性的提高。
为了避免在激光熔覆过程中引入杂质，所述激光熔覆的保护气氛优选为氩气或氮气，气体流量优选为2～10L/min，更优选为4L/min～7.2L/min。
按照本发明，在激光熔覆处理的过程中，采用的合金粉末为铁基合金粉末、镍基合金粉末或钴基合金粉末。合金粉末经过激光照射使合金粉末与挺柱表面薄层同时熔化，快速凝固后形成冶金结合的表面涂层。上述铁基合金粉末、镍基合金粉末或钴基合金粉末经过激光熔覆处理后，得到的硬质合金层对挺柱底面的耐磨性能的提高是最大的。
本申请所述铁基合金粉末优选包括65wt％～85wt％的Fe、2wt％～10wt％的W、2wt％～10wt％的Mo、2wt％～10wt％的Cr、1wt％～5wt％的V、0.01wt％～1.0wt％的Ni、0.01wt％～1.0wt％的Mn、0.01wt％～1.0wt％的Si与0.5wt％～2.0wt％的C；所述镍基合金粉末优选包括25wt％～35wt％的Ni、15wt％～25wt％的W、15wt％～25wt％的Mo、15wt％～25wt％的Cr、15wt％～25wt％的Co、0.5wt％～1.5wt％的Si、0.5wt％～1.5wt％的Fe与2wt％～5wt％的C；所述钴基合金粉末优选包括0.01wt％～5.0wt％的Ni、20wt％～40wt％的Mo、1wt％～15wt％的Cr、40wt％～75wt％的Co、0.01wt％～5wt％的Si与0.01wt％～5.0wt％的C。本申请通过对上述铁基合金粉末、镍基合金粉末以及钴基合金粉末中合金元素的选择，及对合金元素含量的限定，使上述合金粉末在保证与激光熔覆参数相匹配的情况下，同时提高了熔覆层的硬度与耐磨性。以上合金粉末中添加的元素的含量及元素的性质决定了激光熔融所需要的能量，而能量的大小又取决于激光参数的合理匹配，因此合金粉末元素的种类与含量直接影响激光熔融的参数。
在铁基合金粉末中，所述Fe的含量优选为68wt％～80wt％，在一些实施例中，更优选为72wt％～78wt％。在一些实施例中，所述W的含量优选为3wt％～9wt％，更优选为4.5wt％～7wt％。在一些实施例中，所述Mo的含量优选为3.5wt％～9wt％，更优选为4.5wt％～6wt％。在某实施例中，所述Cr的含量优选为3.5wt％～8wt％，更优选为4.2wt％～6.5wt％。在某实施例中，所述V的含量优选为1.2wt％～4.6wt％更优选为2.5wt％～3.5wt％。在某实施例中，所述Ni的含量优选为0.15wt％～0.85wt％，更优选为0.30wt％～0.65wt％。在某实施例中，所述Mn的含量优选为0.3wt％～0.7wt％，更优选为0.48wt％～0.62wt％。在某实施例中，所述Si的含量优选为0.3wt％～0.6wt％，更优选为0.48wt％～0.52wt％。在某实施例中，所述C的含量优选为0.8wt％～1.7wt％，在某实施例中，所述C的含量优选为1.0wt％～1.5wt％。
在镍基合金粉末中，所述Ni的含量优选为28wt％～32wt％。在某实施例中，所述W的含量优选为18wt％～23wt％。在某实施例中，所述Mo的含量优选为17wt％～22wt％。在某实施例中，所述Cr的含量优选为17wt％～20wt％。在某实施例中，所述Si的含量优选为0.8wt％～1.2wt％。在某实施例中，所述Fe的含量优选为0.8wt％～1.2wt％。在某实施例中，所述C的含量优选为2.5wt％～4.5wt％，更优选为3.0wt～3.8wt％。
在钴基合金粉末中，所述Co的含量优选为48wt％～65wt％；在某实施例中，优选为52wt％～60wt％。在某实施例中，所述Mo的含量优选为25wt％～32wt％，更优选为28wt％～30wt％。所述Cr的含量在某实施例中优选为2.3wt％～12.8wt％，更优选为4.6wt％～9.2wt％。所述Ni的含量在某实施例中优选为0.1wt％～4.7wt％，更优选为1.6wt％～3.5wt％。所述Fe的含量在某实施例中优选为0.15wt％～4.0w％，更优选为1.8wt％～3.5wt％。所述Si的含量在某实施例中优选为1.8wt％～3.5wt％，更优选为2.0wt％～3.3wt％。所述C的含量在某实施例中优选为0.04wt％～3.8wt％，更优选为0.25wt％～2.5wt％。
本申请通过控制激光淬火处理、激光重熔处理与激光熔覆处理过程中的激光束的功率、束斑大小和扫描速度，使钢铁零件表面瞬间升温至奥氏体温度(激光淬火)或熔化温度(激光重熔)，然后借助钢铁本身良好的导热性又瞬间发生凝固，从而获得表面强化的材料。在激光熔覆处理过程中，利用同步送粉装置送入硬质合金粉末，使之瞬间熔覆在零件表面，即得到了表面熔覆合金层的材料。
本申请提供了一种强化挺柱的制备方法，包括以下步骤：将挺柱的底面进行清洗，将清洗后的挺柱的底面进行磷化处理；将磷化处理后的挺柱的底面进行激光热处理，得到强化挺柱；所述激光强化处理为激光淬火处理、激光重熔处理或激光熔覆处理。本申请采用激光表面强化处理对挺柱的底面进行处理，并通过对激光强化处理中各种参数的控制，使激光淬火挺柱和激光重熔挺柱底面可获得极小的马氏体和碳化物组织，组织细小、均匀，使挺柱的硬度高，耐磨性好；激光熔覆挺柱底面使合金粉末涂层与基体形成良好的冶金结合，提高了强化挺柱的表面强度与耐磨性，且消除了气孔、夹杂等焊接存在的缺陷。
另一方面，本申请采用激光强化技术对挺柱进行处理，易实现局部或特殊部位的表面硬化处理：激光束斑直径较小，且加热和冷却速度极快，如加热温度达104～106℃/s，冷却温度可达106～108℃/s，相变过程所需热量小，热影响区小，表面变形小，粗糙度好。激光表面硬化的挺柱底面产生很高的表面压应力，大幅度提高了挺柱的抗疲劳能力。处理后的挺柱底面硬度与凸轮更加匹配：以我公司WP12产品为例，凸轮轴的进排气凸轮硬度为(61～63)HRC，而挺柱底面硬度为(900～1150)HV1，其硬度差异很大，不利于两者之间的摩擦磨损。而经过激光硬化处理后，挺柱底面硬度(620～950)HV1，稍高于凸轮，匹配性能更加优异，有利于减弱两者间的磨损程度。适合工业化批量生产，生产效率高：激光表面改性工艺过程可实现计算机控制和生产自动化。实验结果表明，采用激光淬火处理的挺柱的表面硬度可达620HV以上，采用激光重熔处理的挺柱的表面硬度可达700HV以上，采用激光熔覆处理的挺柱的表面硬度可达780HV以上。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的强化挺柱的制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
对待处理的45钢挺柱底面采用酒精进行清洗预处理，除去表面油污；将预处理后的挺柱底面进行磷化处理，将挺柱底面浸入磷化液5～10min，用水洗净表面残液，晾干或用干布擦净表面；
将磷化处理后的挺柱底面进行激光淬火处理，激光淬火处理的参数如表1所示；
对激光淬火处理后的挺柱底面进行精磨处理，即可获得激光强化的挺柱。
检测本实施例制备的挺柱的性能，结果如表3所示，其中对挺柱的表面进行粘着磨损试验的过程中，载荷为200N，持续时间为1h，从而测得挺柱的磨损质量。图2为45钢未处理前的金相照片。图3为本实施例制备的挺柱的金相照片。
实施例2
对待处理的45钢挺柱底面采用丙酮进行清洗预处理，除去表面油污；将预处理后的挺柱底面进行磷化处理，将挺柱底面浸入磷化液5～10min，用水洗净表面残液，晾干或用干布擦净表面；
将磷化处理后的挺柱底面进行激光淬火处理，激光淬火处理的参数如表1所示；
对激光淬火处理后的挺柱底面进行精磨处理，即可获得激光强化的挺柱。
检测本实施例制备的挺柱的性能，结果如表3所示。
实施例3
对待处理的45钢挺柱底面采用酒精进行清洗预处理，除去表面油污；将预处理后的挺柱底面进行磷化处理，将挺柱底面浸入磷化液5～10min，用水洗净表面残液，晾干或用干布擦净表面；
将磷化处理后的挺柱底面进行激光淬火处理，激光淬火处理的参数如表1所示；
对激光淬火处理后的挺柱底面进行精磨处理，即可获得激光强化的挺柱。
检测本实施例制备的挺柱的性能，结果如表3所示。
实施例4
对待处理的45钢挺柱底面采用酒精进行清洗预处理，除去表面油污；将预处理后的挺柱底面进行磷化处理，将挺柱底面浸入磷化液5～10min，用水洗净表面残液，晾干或用干布擦净表面；
将磷化处理后的挺柱底面进行激光重熔处理，激光重熔处理的参数如表1所示；
对激光重熔处理后的挺柱底面进行精磨处理，即可获得激光强化的挺柱。
检测本实施例制备的挺柱的性能，结果如表3所示。图4为本实施例制备的挺柱的金相照片。
实施例5
对待处理的45钢挺柱底面采用丙酮进行清洗预处理，除去表面油污；将预处理后的挺柱底面进行磷化处理，将挺柱底面浸入磷化液5～10min，用水洗净表面残液，晾干或用干布擦净表面；
将磷化处理后的挺柱底面进行激光重熔处理，激光重熔处理的参数如表1所示；
对激光重熔处理后的挺柱底面进行精磨处理，即可获得激光强化的挺柱。
检测本实施例制备的挺柱的性能，结果如表3所示。
实施例6
对待处理的45钢挺柱底面采用丙酮进行清洗预处理，除去表面油污；将预处理后的挺柱底面进行磷化处理，将挺柱底面浸入磷化液5～10min，用水洗净表面残液，晾干或用干布擦净表面；
将磷化处理后的挺柱底面进行激光重熔处理，激光重熔处理的参数如表1所示；
对激光重熔处理后的挺柱底面进行精磨处理，即可获得激光强化的挺柱。
检测本实施例制备的挺柱的性能，结果如表3所示。
实施例7
对待处理的45钢挺柱底面采用丙酮进行清洗预处理，除去表面油污；将预处理后的挺柱底面进行磷化处理，将挺柱底面浸入磷化液5～10min，用水洗净表面残液，晾干或用干布擦净表面；
将磷化处理后的挺柱底面进行激光熔覆处理，利用自动送粉装置把合金粉末定量定速送入熔池，激光熔覆处理的合金粉末的含量以及参数如表2所示；
对激光熔覆处理后的挺柱底面进行精磨处理，即可获得激光强化的挺柱。
检测本实施例制备的挺柱的性能，结果如表3所示。图5为本实施例制备的挺柱的金相照片。
实施例8
对待处理的45钢挺柱底面采用丙酮进行清洗预处理，除去表面油污；将预处理后的挺柱底面进行磷化处理，将挺柱底面浸入磷化液5～10min，用水洗净表面残液，晾干或用干布擦净表面；
将磷化处理后的挺柱底面进行激光熔覆处理，利用自动送粉装置把合金粉末定量定速送入熔池，激光熔覆处理的合金粉末的含量以及参数如表2所示；
对激光熔覆处理后的挺柱底面进行精磨处理，即可获得激光强化的挺柱。
检测本实施例制备的挺柱的性能，结果如表3所示。
实施例9
对待处理的45钢挺柱底面采用丙酮进行清洗预处理，除去表面油污；将预处理后的挺柱底面进行磷化处理，将挺柱底面浸入磷化液5～10min，用水洗净表面残液，晾干或用干布擦净表面；
将磷化处理后的挺柱底面进行激光熔覆处理，利用自动送粉装置把合金粉末定量定速送入熔池，激光熔覆处理的合金粉末的含量以及参数如表2所示；
对激光熔覆处理后的挺柱底面进行精磨处理，即可获得激光强化的挺柱。
检测本实施例制备的挺柱的性能，结果如表3所示。
实施例10
对待处理的45钢挺柱底面采用丙酮进行清洗预处理，除去表面油污；将预处理后的挺柱底面进行磷化处理，将挺柱底面浸入磷化液5～10min，用水洗净表面残液，晾干或用干布擦净表面；
将磷化处理后的挺柱底面进行激光熔覆处理，利用自动送粉装置把合金粉末定量定速送入熔池，激光熔覆处理的合金粉末的含量以及参数如表2所示；
对激光熔覆处理后的挺柱底面进行精磨处理，即可获得激光强化的挺柱。
检测本实施例制备的挺柱的性能，结果如表3所示。
实施例11
对待处理的45钢挺柱底面采用丙酮进行清洗预处理，除去表面油污；将预处理后的挺柱底面进行磷化处理，将挺柱底面浸入磷化液5～10min，用水洗净表面残液，晾干或用干布擦净表面；
将磷化处理后的挺柱底面进行激光熔覆处理，利用自动送粉装置把合金粉末定量定速送入熔池，激光熔覆处理的合金粉末的含量以及参数如表2所示；
对激光熔覆处理后的挺柱底面进行精磨处理，即可获得激光强化的挺柱。
检测本实施例制备的挺柱的性能，结果如表3所示。
实施例12
对待处理的45钢挺柱底面采用丙酮进行清洗预处理，除去表面油污；将预处理后的挺柱底面进行磷化处理，将挺柱底面浸入磷化液5～10min，用水洗净表面残液，晾干或用干布擦净表面；
将磷化处理后的挺柱底面进行激光熔覆处理，利用自动送粉装置把合金粉末定量定速送入熔池，激光熔覆处理的合金粉末的含量以及参数如表2所示；
对激光熔覆处理后的挺柱底面进行精磨处理，即可获得激光强化的挺柱。
检测本实施例制备的挺柱的性能，结果如表3所示。
实施例13
对待处理的45钢挺柱底面采用丙酮进行清洗预处理，除去表面油污；将预处理后的挺柱底面进行磷化处理，将挺柱底面浸入磷化液5～10min，用水洗净表面残液，晾干或用干布擦净表面；
将磷化处理后的挺柱底面进行激光熔覆处理，利用自动送粉装置把合金粉末定量定速送入熔池，激光熔覆处理的合金粉末的含量以及参数如表2所示；
对激光熔覆处理后的挺柱底面进行精磨处理，即可获得激光强化的挺柱。
检测本实施例制备的挺柱的性能，结果如表3所示。
实施例14
对待处理的45钢挺柱底面采用丙酮进行清洗预处理，除去表面油污；将预处理后的挺柱底面进行磷化处理，将挺柱底面浸入磷化液5～10min，用水洗净表面残液，晾干或用干布擦净表面；
将磷化处理后的挺柱底面进行激光熔覆处理，利用自动送粉装置把合金粉末定量定速送入熔池，激光熔覆处理的合金粉末的含量以及参数如表2所示；
对激光熔覆处理后的挺柱底面进行精磨处理，即可获得激光强化的挺柱。
检测本实施例制备的挺柱的性能，结果如表3所示。
实施例15
对待处理的45钢挺柱底面采用丙酮进行清洗预处理，除去表面油污；将预处理后的挺柱底面进行磷化处理，将挺柱底面浸入磷化液5～10min，用水洗净表面残液，晾干或用干布擦净表面；
将磷化处理后的挺柱底面进行激光熔覆处理，利用自动送粉装置把合金粉末定量定速送入熔池，激光熔覆处理的合金粉末的含量以及参数如表2所示；
对激光熔覆处理后的挺柱底面进行精磨处理，即可获得激光强化的挺柱。
检测本实施例制备的挺柱的性能，结果如表3所示。
表1实施例1～15激光表面强化处理技术的参数数据表
| 组别 | 激光功率/W | 光斑直径/mm | 扫描速度/mm/min | 搭接率/％ | 气体流量/L/min |
| 实施例1 | 1000 | 1.0 | 500 | 20 | 2 |
| 实施例2 | 3000 | 5.0 | 1500 | 50 | 10 |
| 实施例3 | 1800 | 3.2 | 1200 | 28 | 8 |
| 实施例4 | 1500 | 1.0 | 100 | 20 | 2 |
| 实施例5 | 3500 | 5.0 | 1000 | 50 | 10 |
| 实施例6 | 2700 | 3.2 | 450 | 32 | 7 |
| 实施例7 | 1500 | 1.0 | 100 | 20 | 2 |
| 实施例8 | 3500 | 5.0 | 1000 | 50 | 10 |
| 实施例9 | 1700 | 2.5 | 300 | 26 | 5.5 |
| 实施例10 | 3100 | 4.0 | 700 | 41 | 7.2 |
| 实施例11 | 2000 | 3.0 | 400 | 30 | 6.8 |
| 实施例12 | 2800 | 3.8 | 600 | 38 | 5.2 |
| 实施例13 | 1600 | 4.2 | 550 | 28 | 8 |
| 实施例14 | 2400 | 3.7 | 450 | 36 | 8.5 |
| 实施例15 | 3000 | 3.6 | 950 | 42 | 9.2 |
表2实施例7～15激光熔覆技术合金粉末的成分数据表(wt％)
| 组别 | Fe | W | Mo | Cr | V | Ni | Mn | Si | Co | C |
| 实施例7 | 65 | 2 | 2 | 2 | 1 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.5 | |
| 实施例8 | 85 | 10 | 10 | 10 | 5 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 2.0 | |
| 实施例9 | 78 | 7 | 4.5 | 3.5 | 4.6 | 0.65 | 0.7 | 0.48 | 1.2 | |
| 实施例10 | 0.5 | 15 | 15 | 15 | 25 | 0.5 | 15 | 2 | ||
| 实施例11 | 1.5 | 25 | 25 | 25 | 35 | 1.5 | 25 | 5 | ||
| 实施例12 | 0.7 | 19 | 23 | 22 | 32 | 1.1 | 22 | 3.5 | ||
| 实施例13 | 0.01 | 20 | 1 | 0.01 | 0.01 | 40 | 0.01 | |||
| 实施例14 | 5.0 | 40 | 15 | 5.0 | 5 | 75 | 5.0 | |||
| 实施例15 | 1.8 | 38 | 12.8 | 1.6 | 3.2 | 58 | 0.25 |
表3实施例1～实施例15挺柱底面性能数据表
| 组别 | 硬化层深度(mm) | 底面硬度(HV1) | 1h粘着磨损量(g) |
| 45钢 | 0 | 250～300 | 0.1561 |
| 实施例1 | 0.1 | 620 | 0.0349 |
| 实施例2 | 0.2 | 670 | 0.0350 |
| 实施例3 | 0.3 | 690 | 0.0298 |
| 实施例4 | 0.3 | 700 | 0.0224 |
| 实施例5 | 0.5 | 750 | 0.0215 |
| 实施例6 | 0.45 | 738 | 0.0209 |
| 实施例7 | 0.5 | 780 | 0.0152 |
| 实施例8 | 0.7 | 850 | 0.0129 |
| 实施例9 | 0.65 | 950 | 0.0107 |
| 实施例10 | 0.5 | 850 | 0.0072 |
| 实施例11 | 0.55 | 860 | 0.0085 |
| 实施例12 | 0.7 | 870 | 0.0083 |
| 实施例13 | 0.6 | 950 | 0.0055 |
| 实施例14 | 0.52 | 920 | 0.0051 |
| 实施例15 | 0.7 | 930 | 0.0052 |
根据表3可知，45钢挺柱经过激光处理后，材料表面硬度及耐磨性得到了显著提高。根据图2、图3、图4、图5可知，经过激光淬火与激光重熔后，硬化层形成了细小的针状马氏体；经过激光熔覆后，表面形成了致密均匀的硬质合金熔覆层。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种强化挺柱的制备方法，包括以下步骤：
将挺柱的工作面进行清洗，将清洗后的挺柱的工作面进行磷化处理；
将磷化处理后的挺柱的工作面进行激光热处理，得到强化挺柱；
所述激光热处理为激光淬火处理、激光重熔处理或激光熔覆处理；
所述激光淬火处理的激光功率为1000～3000W，光斑直径为1.0～5.0mm，扫描速度为500～1500mm/min，搭接率为20％～50％；
所述激光重熔处理的激光功率为1500～3500W，光斑直径为1.0～5.0mm，扫描速度为100～1000mm/min，搭接率为20％～50％；
所述激光熔覆处理的激光功率为1500～3500W，光斑直径为1.0～5.0mm，扫描速度为100～1000mm/min，搭接率为20％～50％；
所述激光熔覆处理采用的合金粉末为铁基合金粉末、镍基合金粉末或钴基合金粉末。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述激光热处理为激光淬火处理时，所述激光淬火处理的保护气氛为氩气或氮气，所述保护气氛的气体流量为2L/min～10L/min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述激光热处理为激光重熔处理时，所述激光重熔处理的保护气氛为氩气或氮气，所述保护气氛的气体流量为2L/min～10L/min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述激光热处理为激光熔覆处理时，所述激光熔覆处理的保护气氛为氩气或氮气，所述保护气氛的气体流量为2L/min～10L/min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述激光热处理为激光熔覆处理时，所述铁基合金粉末包括：
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述激光热处理为激光熔覆处理时，所述镍基合金粉末包括：
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述激光热处理为激光熔覆处理时，所述钴基合金粉末包括：
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述挺柱的材质为45钢。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN104357794A (zh) * | 2014-10-30 | 2015-02-18 | 安徽鼎恒再制造产业技术研究院有限公司 | 一种气门挺杆再制造工艺 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 汽车零件的激光表面处理;郑玲等;《重庆交通学院学报》;19940630;第13卷(第2期);第90页1试验方法 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104862694A (zh) | 2015-08-26 |
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