CN107460479B - 利用激光熔覆绝热复合陶瓷材料在消声器上的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用激光熔覆绝热复合陶瓷材料在消声器上的制备方法，包括如下步骤：步骤1、对排气管消声器的外表面进行预处理，清理掉该排气管消声器外表面的灰尘、油垢和锈蚀；步骤2、采用预置粉末法或同步送粉法的送粉方式，在所述排气管消声器的外表面上均匀涂抹绝热复合陶瓷材料进行送粉，利用激光熔覆工艺，使激光器所发出的激光束熔化该绝热复合陶瓷材料，在该排气管消声器的外表面上形成激光熔覆外层。本发明能够有效降低成本，显著的提高了排气管消声器的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及机械工程技术领域，尤其涉及一种利用激光熔覆绝热复合陶瓷材料在消声器上的制备方法。
背景技术
传统的汽车排气管在消声器部分往往采用的是焊接成型的方式进行加工。传统工艺制作的排气管消声器在使用寿命方面略显不足。究其原因：其一是尾气排放的时候，消声器要经受500℃～700℃高温排气，又要保证在汽车规定的行驶里程内，不损坏、不失去消声效果。其二是消声器处于整个排气系统的末端，尾气温度相对降低，在消声器部分会形成冷凝液，但是汽油中元素硫在燃烧的过程中产生的氧化物，及三元催化反应中产生的水起反应形成硫酸等其他尾气污染物反应产生腐蚀物质。以上两者对排气管消声器的寿命造成极大的影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种利用激光熔覆绝热复合陶瓷材料在消声器上的制备方法，能够有效降低成本，显著的提高了排气管消声器的寿命。
本发明是这样实现的：
一种利用激光熔覆绝热复合陶瓷材料在消声器上的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、对排气管消声器的外表面进行预处理，清理掉该排气管消声器外表面的灰尘、油垢和锈蚀；
步骤2、采用预置粉末法或同步送粉法的送粉方式，在所述排气管消声器的外表面上均匀涂抹绝热复合陶瓷材料进行送粉，利用激光熔覆工艺，使激光器所发出的激光束熔化该绝热复合陶瓷材料，在该排气管消声器的外表面上形成激光熔覆外层。
进一步地，所述步骤2中所述排气管消声器外表面与所述激光熔覆外层之间还熔覆有激光熔覆中间层，所述激光熔覆中间层是通过在所述排气管消声器外表面上熔覆碳化硅粉末形成的。
进一步地，所述送粉方式为预置粉末法，使所述排气管消声器的背面作用于均匀磁场，利用电喷枪向所述排气管消声器外表面均匀喷洒所述绝热复合陶瓷材料，所述绝热复合陶瓷材料在磁场作用下被吸附到所述排气管消声器外表面，即实现激光熔覆粉末预置。
进一步地，所述绝热复合陶瓷材料为二氧化锆粉末。
进一步地，所述二氧化锆粉末的颗粒的平均粒径为100μm～150μm。
进一步地，所述排气管消声器的形状为圆柱体，圆柱体的外表面的加工精度不低于IT7。
进一步地，所述激光熔覆工艺的参数为：激光功率为1500～3500W、扫描速度为3～12mm/S、保护气流量为250～1500L/h。
进一步地，所述激光熔覆工艺的类型为：多道轨迹搭接、多层轨迹层叠和封闭曲线轨迹对接，根据该排气管消声器的尺寸确定采用所述激光熔覆工艺的类型中的一种或复数种。
本发明具有如下优点：
本发明主要是通过激光熔覆的方式在排气管消声器的外表面上熔覆二氧化锆粉末，将二氧化锆粉末作为激光熔覆外层，来强化汽车排气管消声器，还可以在排气管消声器的外表面上与激光熔覆外层之间熔覆碳化硅粉末作为激光熔覆中间层，提高排气管消声器抗高温能力，激光熔覆工艺采用高速火焰喷涂预置粉末方式，通过激光熔覆工艺，熔覆后互熔呈冶金方式结合，熔覆层致密、无龟裂及气孔判断，并实现完成二氧化锆激光熔覆制备，解决了传统排气管消声器在长期承受高温及高温下尾气反应生成物的腐蚀的问题。碳化硅有良好绝热效果，把它作为激光熔覆中间层熔覆在排气管上。二氧化锆其本身的耐高温、高强度、韧性好和耐腐蚀等性质就能完美的克服传统排气管消声器的不足，提高寿命。而且利用激光熔覆的方式能够降低成本，与以往传统工艺不同，传统工艺无法做到将陶瓷材料完美的附着在金属材料上。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种利用激光熔覆绝热复合陶瓷材料在消声器上的制备方法中实施例一的执行流程图。
图2为本发明一种利用激光熔覆绝热复合陶瓷材料在消声器上的制备方法中实施例二的执行流程图。
具体实施方式
为了使得本领域的技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，下面结合实施例，并配合附图进行详细说明。
实施例一为：
如图1所示，本发明的一种利用激光熔覆绝热复合陶瓷材料在消声器上的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、对排气管消声器的外表面进行预处理，清理掉该排气管消声器外表面的灰尘、油垢和锈蚀；
步骤2、采用预置粉末法或同步送粉法的送粉方式，在所述排气管消声器的外表面上均匀涂抹绝热复合陶瓷材料进行送粉，所述绝热复合陶瓷材料为二氧化锆粉末；利用激光熔覆工艺，使激光器所发出的激光束熔化该绝热复合陶瓷材料，在该排气管消声器的外表面上形成激光熔覆外层。
该实施例中，所述送粉方式为预置粉末法(目前按涂层材料的添加形式来看，主要有这两种送粉方式)，使所述排气管消声器的背面作用于均匀磁场，利用电喷枪向所述排气管消声器外表面均匀喷洒所述绝热复合陶瓷材料，所述绝热复合陶瓷材料在磁场作用下被吸附到所述排气管消声器外表面，即实现激光熔覆粉末预置。所述预置粉末法送粉的操作简单、效率更高。
具体地，所述二氧化锆粉末的颗粒的平均粒径为100μm～150μm。
具体地，所述排气管消声器的形状为圆柱体，圆柱体的外表面需要精加工，其加工精度不低于IT7。
具体地，所述激光熔覆工艺的参数为：激光功率为1500～3500W、扫描速度为3～12mm/S、保护气流量为250～1500L/h。
具体地，所述激光熔覆工艺的类型为：多道轨迹搭接、多层轨迹层叠和封闭曲线轨迹对接，根据该排气管消声器的尺寸确定采用所述激光熔覆工艺的类型中的一种或复数种。
实施例二：
如图1所示，实施例二与实施例一相比，其区别在于：
本发明的一种利用激光熔覆绝热复合陶瓷材料在消声器上的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、对排气管消声器的外表面进行预处理，清理掉该排气管消声器外表面的灰尘、油垢和锈蚀；
步骤2、采用预置粉末法或同步送粉法的送粉方式，在所述排气管消声器的外表面上均匀涂抹碳化硅粉末进行送粉，利用激光熔覆工艺，使激光器所发出的激光束熔化该碳化硅粉末，在该排气管消声器的外表面上形成激光熔覆中间层；
步骤3、采用预置粉末法或同步送粉法的送粉方式，在所述激光熔覆中间层上均匀涂抹绝热复合陶瓷材料进行送粉，所述绝热复合陶瓷材料为二氧化锆粉末；利用激光熔覆工艺，使激光器所发出的激光束熔化该绝热复合陶瓷材料，在该激光熔覆中间层上形成激光熔覆外层。
本发明具有如下优点：
激光熔覆是一种先进的表面强化技术，可以在金属的表面制备出提高产品性能及寿命的涂层，降低经济成本。将现有的先进技术与传统的高性能材料相结合碰撞产生新的产物。激光熔覆的优点能够很好的解决传统工艺所不能达到的效果，陶瓷材料与金属材料的结合，传统工艺中陶瓷材料和金属材料的结合往往效果并不好，无论是陶瓷材料在金属材料上的的附着性还是实用性都偏低，但是激光熔敷可以将陶瓷材料和金属材料完美结合，制作出符合使用要求的复合材料。
二氧化锆(ZrO2)具有较高的熔点、沸点，硬度较大，而且二氧化锆是一种弱酸性的氧化物，具有足够的稳定性和应用性。常需要在高温或者高温真空的环境下才能与其他材料发生反应。ZrO2具有耐高温、高强度、韧性好和耐腐蚀等特性，常温下抗压强度可达2100MPa。1000℃时为1190MPa。最好的亚稳定ZrO2韧化陶瓷常温下抗弯强度可达2000MPa,KIC可达9MPa m1/2以上。因此，可用作空间飞行器的无润滑滚珠轴承和喷气发动机、内燃机和汽轮机的构件(如：推杆、连杆、轴承、气缸内衬和活塞帽等)。用ZrO2制作的密封圈、阀门、管道等构件在化工、冶金等部门也得到广泛应用。
氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料。它是一种超硬物质，本身具有润滑性，并且耐磨损，为原子晶体；高温时抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。正是由于氮化硅陶瓷具有如此优异的特性，人们常常利用它来制造轴承、气轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。如果用耐高温而且不易传热的氮化硅陶瓷来制造发动机部件的受热面，不仅可以提高柴油机质量，节省燃料，而且能够提高热效率。
金刚砂又名碳化硅(SiC)是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物，莫桑石。碳化硅又称碳硅石。在当代C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中，碳化硅为应用最广泛、最经济的一种，可以称为金钢砂或耐火砂。
本发明主要是通过激光熔覆的方式在排气管消声器的外表面上熔覆二氧化锆粉末或氮化硅粉末，将二氧化锆粉末或氮化硅粉末作为激光熔覆外层，来强化汽车排气管消声器，还可以在排气管消声器的外表面上与激光熔覆外层之间熔覆碳化硅粉末作为激光熔覆中间层，提高排气管消声器抗高温能力，激光熔覆工艺采用高速火焰喷涂预置粉末方式，通过激光熔覆工艺，熔覆后互熔呈冶金方式结合，熔覆层致密、无龟裂及气孔判断，并实现完成二氧化锆激光熔覆制备，解决了传统排气管消声器在长期承受高温及高温下尾气反应生成物的腐蚀的问题。碳化硅有良好绝热效果，把它作为激光熔覆中间层熔覆在排气管上。二氧化锆其本身的耐高温、高强度、韧性好和耐腐蚀等性质就能完美的克服传统排气管消声器的不足，提高寿命。而且利用激光熔覆的方式能够降低成本，与以往传统工艺不同，传统工艺无法做到将陶瓷材料完美的附着在金属材料上。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
Claims (6)
1.一种利用激光熔覆绝热复合陶瓷材料在消声器上的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、对排气管消声器的外表面进行预处理，清理掉该排气管消声器外表面的灰尘、油垢和锈蚀；
步骤2、采用预置粉末法或同步送粉法的送粉方式，在所述排气管消声器的外表面上均匀涂抹绝热复合陶瓷材料进行送粉，所述绝热复合陶瓷材料为二氧化锆粉末，利用激光熔覆工艺，使激光器所发出的激光束熔化该绝热复合陶瓷材料，在该排气管消声器的外表面上形成激光熔覆外层；所述排气管消声器外表面与所述激光熔覆外层之间还熔覆有激光熔覆中间层，所述激光熔覆中间层是通过在所述排气管消声器外表面上熔覆碳化硅粉末形成的。
2.根据权利要求1所述的一种利用激光熔覆绝热复合陶瓷材料在消声器上的制备方法，其特征在于：所述送粉方式为预置粉末法，使所述排气管消声器的背面作用于均匀磁场，利用电喷枪向所述排气管消声器外表面均匀喷洒所述绝热复合陶瓷材料，所述绝热复合陶瓷材料在磁场作用下被吸附到所述排气管消声器外表面，即实现激光熔覆粉末预置。
3.根据权利要求1所述的一种利用激光熔覆绝热复合陶瓷材料在消声器上的制备方法，其特征在于：所述二氧化锆粉末的颗粒的平均粒径为100μm～150μm。
4.根据权利要求1所述的一种利用激光熔覆绝热复合陶瓷材料在消声器上的制备方法，其特征在于：所述排气管消声器的形状为圆柱体，圆柱体的外表面的加工精度不低于IT7。
5.根据权利要求1所述的一种利用激光熔覆绝热复合陶瓷材料在消声器上的制备方法，其特征在于：所述激光熔覆工艺的参数为：激光功率为1500～3500W、扫描速度为3～12mm/S、保护气流量为250～1500L/h。
6.根据权利要求1所述的一种利用激光熔覆绝热复合陶瓷材料在消声器上的制备方法，其特征在于：所述激光熔覆工艺的类型为：多道轨迹搭接、多层轨迹层叠和封闭曲线轨迹对接，根据该排气管消声器的尺寸确定采用所述激光熔覆工艺的类型中的一种或复数种。
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