CN114517747A - 激光成廓密封垫和用于制造所述密封垫的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于燃烧室的密封垫。密封垫包括在金属基部的至少一部分上延伸的镀覆表面。在密封垫中，镀覆表面的至少一部分包括激光处理部段，该激光处理部段具有从金属基部突出的第一凸起表面，并且激光处理部段布置在中间跨度中，该中间跨度布置在两个缸开口之间。

Description

激光成廓密封垫和用于制造所述密封垫的方法

技术领域

本公开内容涉及一种具有激光成廓表面的密封垫。

背景技术

密封垫技术努力提供坚固的燃烧密封。内燃发动机利用缸盖密封垫在缸盖和发动机缸体之间专门建立密封。部署聚合物涂层以用于这些密封垫中的密封。这些密封垫还可以包括钢层。密封垫劣化的机会由于在发动机运行期间由密封垫经历的机械和热负荷而增加，这在某些状况下可能导致燃烧室泄漏。

奎克(Quick)等人在US 2008/0093808 A1中教导了一种具有激光处理表面的密封垫，其中激光束在密封垫中去除材料，以在钢层中形成圆形凹槽。弹性材料被模制到凹槽上，试图增加在弹性凸边和密封垫的钢层之间的表面附着力。

发明人已经认识到奎克的教导的密封垫和其他密封垫有若干缺点。经由激光去除密封垫的金属材料的一个缺点是，激光处理工艺将减少密封垫的厚度，并且产生比不去除材料时更小的压迫力。经由激光束去除材料可能额外地导致奎克的密封垫中的金属材料有脆化和翘曲。此外，在奎克的密封垫和其他更普遍的密封垫中，密封垫与缸桥相邻的区域可能存在密封挑战。例如，在燃烧运行期间，密封垫在缸桥附近可能经历运动。先前的密封垫无法调整缸桥附近和其他目标密封垫区域附近的密封垫轮廓以应对运动，这在某些状况下可能导致密封垫泄漏。其他密封垫包括垫片，试图加强密封垫接头的密封。然而，在某些运行状况下，垫片式密封垫也可能在缸桥附近经历泄漏。此外，在增压发动机中，由于进气的压缩，局部的密封垫的运动会加剧。

为了克服上述一些挑战的至少一些，提供了一种密封垫。密封垫在一个示例中包括在金属基部的至少一部分上延伸的镀覆表面。在密封垫中，镀覆表面的至少一部分包括激光处理部段，该激光处理部段具有从金属基部突出的凸起表面。此外在密封垫中，激光处理部段布置在中间跨度中，该中间跨度布置在相邻的缸开口之间。以这种方式，密封垫的轮廓通过激光处理而颗粒化地改变，在目标区域中增加密封垫的厚度，以增加密封垫的硬度并且减少运动。在某些状况下，这种表面厚度的轮廓可以获得密封垫的耐久性并减少泄漏。此外，这种激光处理技术重塑了密封垫中的现有材料(而不是去除密封垫材料)，以允许在组装密封垫接头时实现密封垫的高的压迫力。

在另一个示例中，激光处理部段位于中间跨度部分中。中间跨度部分由于其窄的宽度，更容易受到劣化的影响。然而，经由激光处理产生的局部凸起的表面可增加该密封垫在中间跨度部分附近的硬度，以在燃烧操作期间进一步减少运动。因此，密封垫的耐久性得到进一步提高。

应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了带有密封垫的燃烧室。

图2示出了密封垫的第一示例的截面图。

图3示出了包括在图2中描绘的密封垫中的垫片的平面图。

图4示出了图2中描绘的垫片的部段的详细视图。

图5示出了垫片的第二示例的平面图。

图6A示出了微观垫片表面的第一实施例的详细视图。

图6B示出了图6A中描绘的垫片表面的凸起轮廓。

图7示出了微观垫片表面的第二实施例的详细视图。

图8A示出了微观垫片表面的第三实施例的详细视图。

图8B示出了图8A中描绘的垫片表面的凸起轮廓。

图9示出了一种用于制造密封垫的方法。

图2至8B大致按比例绘制。然而，在其他实施例中，可以使用其他相对尺寸。

具体实施方式

本文描述了激光成廓密封垫的实施例。在密封垫中，利用相对低功率的激光束处理镀覆材料。镀覆材料驻留在金属基部上，以有利于颗粒表面轮廓的增强。在一个示例中，在拓扑增强步骤期间选择激光束的功率以改变镀覆材料的表面轮廓并且产生凸起的脊，以增强目标区域中的密封，同时避免镀覆材料去除。低功率的激光处理可以避免下部金属材料不希望的脆化和翘曲，进一步增加密封垫的密封性能。有激光引入拓扑结构改变的镀覆区域可以位于密封垫的中间跨度部段中，其设计成相邻于燃烧室的气缸桥驻留。以这种方式，拓扑结构的增强可以定位在较弱的密封垫区域中，以减少在燃烧运行期间可能由于密封垫运动而发生的密封垫变形、开裂和泄漏的可能性。

图1示出了一种设计成牢固地密封燃烧室的密封垫。图2示出了密封垫的更详细的截面图，密封垫在上密封垫部段和下密封垫部段之间具有镀覆垫片。图3和图4示出了密封垫中的激光成廓垫片的正视图，其设计成在选择的区域中增加密封垫的硬度以减少在发动机运行期间的运动。图5描绘了镀覆垫片的第二实施例，镀覆垫片包括激光成廓表面，其中表面的一部分具有凸起的脊。图6A至6B示出了垫片的第一实施例的拓扑结构，其在微观尺度上具有带多个凸起表面。图7示出了垫片的第二实施例的拓扑结构，其在微观尺度上具有带多个弧形凸起表面。图8A至8B示出了垫片的第三实施例的拓扑结构，其在微观尺度上具有网格图案。图9示出了一种密封垫的制造方法，该方法用于经由激光束将金属基部镀覆，并且在密封垫的镀覆部上产生凸起部段，以增加密封垫的密封能力。

图1示出了带有密封垫102的内燃发动机100的图示，密封垫102定位在两个部件之间。具体地，在所示的实施例中，密封垫102被夹插在发动机100的缸盖104和缸体106之间。这样，在所示的示例中，该密封垫可以称为盖头密封垫。这样，在一个所用实例中，发动机可以被包括在车辆中。然而，在其它实施例中，密封垫可以布置在其它合适的部件之间，其中需要在它们之间进行密封。例如，在其它所用实例中，密封垫可以布置在发电机或涡轮发动机中。更一般地，该密封垫可以部署在其中期望坚固的燃烧室密封的操作环境中。

在所示的实施例中，在缸体106和缸盖104中形成燃烧室108，并且活塞110设置在其中。在缸盖104中设有进气和排气阀112，使得燃烧循环(例如，四冲程燃烧循环)能够在其中进行。发动机100可以包括用于进行燃烧运行的其它常规部件，诸如在本领域是已知的进气系统、排气系统、燃料递送系统、排放控制系统等。

发动机100还可以包括带有冷却剂通路116的水罩套114，允许热交换和发动机温度控制。在所示的实施例中，水罩套114包括位于缸体106和缸盖104中的冷却剂通路。水罩套114可以包括在这样的冷却系统中，冷却系统由泵118、热交换器120和诸如阀、冷却剂导管等其它常规部件构成。还可以理解的是，发动机100还可以包括润滑系统，其对活塞110和/或发动机中的其它部件提供润滑剂(例如，油)。因此，密封垫102可以包括用于油供给和排放返回通路的开口。

密封垫102可以密封燃烧室108和水罩套114两者。因此，密封垫102可以基本防止燃烧气体、燃料、油等从燃烧室108不希望地逃逸。因此，在相邻的缸之间的气体泄漏的机会可能减少。密封垫102还可以设计成降低冷却剂从水罩套114中不希望地泄漏的可能性。因此，密封垫102允许燃烧气体、油等与水罩套中的冷却剂发生不希望的混合的可能性大大降低。

图1中示意性地描绘了密封垫102，但可以理解的是，该密封垫具有附加的结构复杂性，诸如带有镀覆表面的垫片，其中通过应用激光束产生微观拓扑结构，在此加以扩展。

在图1以及图2至8B中还提供了坐标系统190以供参考。在一个示例中，z轴可以平行于垂直轴线(例如，重力轴线)，x轴可以是横向轴线，y轴可以是纵向轴线。然而，在其它示例中，可以使用轴线的其它定向。图1中还提供了燃烧室108的中心轴线192以供参考。

图2示出了示例性的盖头密封垫200的截面图，盖头密封垫形成为由上部部段202、下部部段204、以及布置在其间的垫片206构成的组件。可以理解的是，图2中所示的盖头密封垫200是图1中所示的盖头密封垫102的示例，并且因此可以定位在两个部件(例如，图1中所示的缸盖104和缸体106)之间。描述符“上”和“下”指的是部件、装置、部段等沿z轴的相对位置。因此，在图纸的参考系中，“上”描述符表示部件、部段等更靠近图纸的顶部，而“下”描述符则表示部件、部段等更靠近图纸的底部。在一些示例中，z轴可以与引力重力轴线对齐，而在其它示例中，这些轴线可以不对齐。

上部部段202可以包括延伸远离垫片206的凸起的凸边208，而下部部段204对应地可以包括沿相反的方向远离垫片的凸起的凸边210。当密封垫安装在发动机中时，凸起的凸边208、210可以与缸盖和发动机缸体对接以形成流体密封。然而，已经考虑了带有附加层的密封垫。尽管在所示的实施例中，凸起的凸边208、210延伸远离垫片，但是可以部署替代的凸边轮廓。例如，凸边中的至少一个可以朝向垫片延伸。在进一步的实施中，密封垫可以包括带有凸边的附加层。密封垫中的凸边和层的具体轮廓可以根据各种因素来选择，诸如预期的密封垫负载、预期的密封垫运行温度范围、密封垫材料结构等。

密封垫200包括内部侧212，它可以形成缸开口214的边界。垫片206被示出为与上部部段202和下部部段204的内部侧垂直对齐。然而，在其他实施例中，垫片206可以与上部部段202和下部部段204的内部侧212偏离。

垫片206包括在金属基部218上的镀覆表面216。金属基部可由钢(例如，奥氏体不锈钢，诸如301全硬度(FH)不锈钢)构成，并且镀覆表面可由铝、铜、镍和聚四氟乙烯(PTFE)中的一种或多种构成。在一个具体的示例中，可以选择铝作为镀覆材料，部分原因是它的顺应性。然而，镍或铜可以例如，在需要镀覆硬度的位置处用在密封垫中。更一般地，镀覆表面的熔点可能比金属基部的熔点低。例如，可用在镀覆材料中的镍比可用在基部材料中的钢的熔点低。这种类型的材料结构允许在不影响基部材料的情况下对镀覆部进行激光成廓。金属基部218的厚度220(例如，0.2毫米(mm)，在一个使用示例中)可以大于镀覆表面的厚度222(例如，0.005毫米，在一个使用示例中)。这种镀覆部和基部材料厚度的差可以允许在镀覆表面上定位对镀覆表面的激光处理，同时避免对基部材料的材料变化。

此外，在一个示例中，镀覆表面216可以具有基本恒定的厚度。在该示例中，表面可以经由制造期间的单一镀覆步骤来镀覆。然而，在其他示例中，镀覆表面的厚度可能不同。例如，镀覆表面可以包括不同厚度的部段。这些不同厚度的镀覆部段可以基于诸如缸盖和缸体的局部结构完整性以及缸盖和缸体中预期的局部允许温度等的因素来设计轮廓。在一种情况下，不同的镀覆厚度可以经由其中实施多个镀覆步骤的制造工艺来实现。例如，垫片可以在多个镀覆步骤中的一个步骤中遮蔽，并且在另一个镀覆步骤中不遮蔽，以实现镀覆厚度的变化。

电镀覆技术和/或化学镀覆技术可用以形成镀覆表面的一个或多个层。当垫片以多个阶段进行镀覆时，可使用类似的镀覆技术来降低制造成本。然而，已经设想了部署电镀层和化学镀层两者的方案，这可能以制造的复杂性为代价。镀覆表面可以在所期望的位置中激光处理，例如，在这些位置中，预期密封垫负载高于周围区域。在激光处理中，镀覆材料可以在不干扰基部材料的情况下部分地熔化，并且来自激光的能量可以使镀覆材料位移(例如，向外位移)以形成凸起部段。凸起的部段在被压缩时提供高的局部应力，由此增强密封垫的密封。

图3示出了带有缸开口214的垫片206的平面图。提供开口214的中心轴线300，以及密封垫的横向侧314、315和纵向侧316、317，以供参考。可以理解的是，当密封垫安装在发动机中时，该中心轴线可以与燃烧室的中心轴线对齐。

图3具体示出了用于四缸发动机布置的密封垫，尽管其它实施例可能包含其它数量的缸开口(例如，少于四个、多于四个等)。在某些实施例中，密封垫可以部署在具有多个缸排组的发动机中，并且因此密封垫可以形成为具有两个不连续部段的组件。

垫片206还可以包括螺栓孔，用于将盖头密封垫安装到发动机缸体和缸盖(例如，图1中描绘的缸体106和缸盖104)。这样，在安装密封垫以轴向地压缩密封垫期间，螺栓可以延伸经过孔。因此，可以理解的是，盖头密封垫以及本文所述的其它密封垫在安装时可以插设在缸盖和缸体之间。垫片206可以包括八个螺栓孔，其中两组孔布置在缸开口214的相对侧上。详细地说，每组螺栓孔都可以沿着平行于y轴的轴线对齐。螺栓孔的布局、尺寸和数量可以基于这样的因素来确定，因素诸如气缸的布置、密封垫的抗压载荷目标、水罩套的轮廓、润滑通路布置等。此外，密封垫的其他部段可以包括其他类型的开口，例如，冷却剂通路开口和润滑通路开口。

垫片还可以包括开口301(例如，冷却剂开口)。在所示的实施例中，这些开口延伸穿过中间跨度305的镀覆表面216。然而，已经考虑了这些开口的替代布置。

垫片206可以激光成廓，其中将激光束应用到密封垫的镀覆表面216的一个或多个选择区域302，以经由激光束在不去除材料的情况下改变镀覆材料的拓扑结构。为了实现这种针对的表面轮廓的增强，可以部署相对低功率的激光。例如，在一个示例中，激光束的功率可以在3瓦至80瓦的范围内。在激光处理期间，当激光在密封垫表面上移动较慢时，可使用较低功率的激光，而当激光在密封垫上移动较快时，可使用较高功率的激光。对镀覆表面激光成廓在镀覆表面上产生所期望的拓扑结构，同时减少对基部金属材料的材料特性产生，诸如脆化和翘曲的，不希望的变化的可能性(例如，避免)。具体地，可以选择激光在密封垫上的速度和激光的功率，以防止激光切割贯穿或融化金属镀覆部。由于熔点的不同，在镀覆材料中与基部材料的钢结构结合的使用铝、铜和/或镍能够使镀覆部的表面轮廓增强，而不对基部材料产生不希望的变化。激光处理铝、铜、镍或其他低电阻材料可能比激光处理诸如钢的高电阻金属的制造效率更高。

图3示出了带有激光成廓部段302的垫片206，这些激光成廓部段可以穿过密封垫的中间跨度305的镀覆表面216的至少一部分。例如，激光成廓部段可以在镀覆表面上横向和/或纵向地延伸。然而，在其他实施例中，激光处理部段可能只延伸在镀覆表面的一部分上，而中间跨度的其他部段包括没有经激光处理的镀覆表面。外周垫片部段303可以具有非镀覆的表面。然而，在替代示例中，部段303可以至少部分地镀覆。

如前所述，可选择用于成廓的激光束的功率以基本避免去除镀覆材料，以允许密封垫在组装密封垫接头时实现高压缩力并且减少(例如，避免)使镀覆表面底层的基部材料翘曲或脆化的变化。中间跨度是密封垫在两个相邻的缸开口之间的较窄的区域。因此，中间跨度部分经由缸开口214在纵向侧上界定。此外，中间跨度部段304可以经由开口301的外横向侧具体界定。激光成廓部段302可以包括凸起表面，在中间跨度中的局部地增加垫片的硬度，以增加密封垫的密封性能。凸起表面可以具体地以微观尺度示出。例如，凸起表面自基部表面起可以具有20微米或10微米或更低的高度。以这种方式，密封垫有较高劣化机会的部段(如泄漏)可以被加硬以增加密封性能。凸起表面可以形成不同的图案(例如，同心圆、网格图案等)，这些图案在此参考图6A至8B更详细地描述。

在所示的实施例中，激光成廓部段302位于垫片的中间跨度区域中，并且外周部段303没有镀覆。在该布置中，激光拓扑增强表面的位置允许对密封垫的薄弱部段战略性强化，以微调密封垫的密封性能。在其他实施例中，激光成廓部段302可以扩大，和/或可以对垫片的其他离散部分激光成廓。例如，与内部缸开口相邻的部段可以具有激光表面轮廓，或者表面轮廓可以横向延伸在密封垫上。

图3示出了示意性的制造系统318，其有旨在产生激光322的激光装置320。可以理解的是，制造系统318可用于产生垫片206和/或密封垫的垫片被纳入其中的其他部段。

图4描绘了垫片206的详细视图，垫片具有激光成廓部段302和没有激光成廓的外周部段303。如图所示，镀覆的中间跨度部段216的横向边缘400是平面的，并且与激光处理部段302的横向边缘对齐。此外，如图所示，镀覆的中间跨度部段216的纵向边缘401由缸开口界定。然而，在其他示例中，激光处理部段的横向边缘可以从开口301横向向外延伸。

同样，图4中描绘了包括未被镀覆的金属基部的外周部段303。外周部段303示出为包裹围绕垫片206的与外缸开口402相邻的纵向侧316。可以理解的是，垫片的纵向侧可以比中间跨度的垫片部段更坚固，并且因此在垫片的纵向侧可以省略对表面镀覆和激光成廓。然而，在其他示例中，包裹围绕外缸开口的垫片的至少一部分可以激光成廓。此外，在其他示例中，垫片的大部分的镀覆表面可以经由激光处理来成廓，以给予垫片更高的单位应力，这可以进一步增加密封垫的密封性能。在这样的示例中，激光处理可以再次只涉及通过激光的镀覆表面轮廓的增强，而没有去除镀覆材料。

图5描绘了垫片500的另一实施例。垫片500可以与上述关于图1至4的垫片206共用若干个结构和功能特征。例如，垫片500在基部材料上包括具有激光成廓部段510的镀覆表面504和非镀覆部段506。因此，为简洁起见，省略了多余的描述。

带凸起表面的激光处理部段510被示出为在中间跨度505中局部地定位成围绕开口508。然而，已经设想了激光处理部段的附加或替代的轮廓，诸如激光处理所有的镀覆表面504。

垫片500还可以包括带凹槽部段，带凹槽部段已经经由较高功率的激光束处理，较高功率的激光束设计成从垫片500去除镀覆材料。然而，在其他实施例中，垫片可以放弃任何经由高功率激光处理形成的带凹槽部段。带凹槽部段可位于环绕螺栓开口的区域中。因此，在一个示例中，在某些情况下，较高功率的激光束可以具有等于或大于5瓦或10瓦的功率。在一个具体的示例中，针对高功率激光束的上限阈值功率可以是100瓦。然而，其他的高功率光束值也已经考虑了，并且可以基于用在镀覆材料和垫片中基部材料的类型和/或激光处理的速度来选择。通过较高功率激光处理的带凹槽部段将具有较低的硬度，并且因此在密封垫中形成较软的区域。因此，该较软的区域可以提供在密封垫负载过剩的区域中，诸如螺栓头下的区域、相邻于螺栓柄的区域，等等。因此，带凹槽部段能够使负载重新分配到其他区域，并且在密封垫上产生更均匀的负载分布，这可能进一步提高密封性能。

图6A描绘了激光处理的垫片表面600的微观拓扑结构的第一实施例的详细视图。可以理解的是，图1至5中所示的垫片中的任意一个可以包括图6A中所示的微观拓扑结构或者图7和8A中所示的垫片微观拓扑结构的其他实施例。激光成廓的表面包括沿表面横向延伸的凸起的峰602和沟槽604。峰和沟槽沿直线轴线大致地对齐。然而，峰和沟槽可以具有弧形的形状，在此参考图7更详细地描述。剖切面A-A’表示图6B中所示的正视图的截面。

图6B示出了具有峰602和沟槽604的激光处理表面600的正视图。激光处理表面的高度在y轴上表示，并且激光表面的宽度在x轴上表示。在所示的示例中，7.064μm是激光处理表面的上部高度。然而，在其他示例中，该表面可以具有20μm或10μm或更小的高度差。高度差可以自沟槽的下部高度和峰的上部高度测量。如图所示，峰和沟槽的高度不同。然而，已经考虑了具有更一致的峰和沟槽高度的表面。

图7示出了激光处理垫片表面700的微观拓扑结构的第二个实施例。如图所示，激光处理表面700再次包括凸起的峰702和沟槽704。然而，凸起的峰702和沟槽704以弧形轮廓(例如，形成同心弧线)布置。弧线的近似曲率在706处表示。用具有同心弧线的波浪形拓扑结构对峰设计形状以在局部薄弱区域中增加厚度和应力，以增加密封性能。在一个示例中，弧线的曲率可以对应于密封垫中缸开口的曲率。因此，在这样的示例中，镀覆表面的弧线和缸开口可以具有共同的曲率。然而，在其他实施例中，可以使用具有更多或更少的明显曲线的垫片表面拓扑结构。

图8A描绘了激光处理的垫片表面800的微观拓扑结构的第三实施例。激光处理的垫片表面800轮廓呈网格图案。详细地说，该表面包括成网格的沟槽801，其间形成峰802，并且沿横向和纵向轴线布置。网格图案在概念上可分为峰的行和列。华夫饼类型的图案在密封垫中增加局部负荷，以减少在某些状况下可能导致密封垫泄漏的不希望的运动。剖切面B-B’表示图8B中所示的截面图。

图8B示出了在激光处理表面800中的一行峰802的正视图。激光处理表面的高度在y轴上表示，并且激光表面的宽度在x轴上表示。在所示的示例中，22.34μm是激光处理表面的上部高度。然而，已经考虑了其他的峰的上部高度。如图所示，峰的高度不同，并且外周地区804可能没有峰和沟槽。与具有弧形表面轮廓的密封垫相比，设计具有网格轮廓的密封垫可能增加激光处理时间长度(例如，激光处理时间大约为两倍)。然而，与具有弧形表面轮廓的密封垫相比，网格的硬度可能是大约两倍，这例如在具有较低局部结构完整性的发动机中可能是特别期望的。

替代的垫片实施例可以具有融合之前描述的弧形和网格表面轮廓的轮廓。详细地说，一个示范性的密封垫可以包括围绕燃烧开口的弧形表面轮廓和在缸之间的网格型表面轮廓。以这种方式，垫片的拓扑结构可以选择地来实现。

图9示出了一种用于密封垫的制造方法900。该方法可实施来制造上述关于图1至8B的任何密封垫。然而，在其他示例中，方法900可以实施来制造其他合适的密封垫。可以理解的是，步骤的一部分可以经由安装人员和/或自动工具机来实施。因此，自动化步骤可以例如作为可由生产装置的控制器中的处理器执行的指令存储在存储器中。

在902处，该方法包括用金属材料镀覆垫片的基部。在一个示例中，金属镀覆材料可以是铝。由于铝的顺应性和与其他密封垫部段的兼容性，可以使用铝。在其他示例中，可以使用诸如铜、镍和镍-聚四氟乙烯(PTFE)等镀覆材料。镀覆的步骤可以涉及电镀覆技术或化学镀覆技术。进一步在一些实施例中，在某些实施例中，可以对垫片的基部进行多层镀覆。在这些实施例中，镀覆部的层可以经由遮蔽施加到选择的区域。例如，在镀覆步骤中的一个期间，选择的垫片部段可以被覆盖以放弃对预定部段的镀覆，而在另一个镀覆步骤期间，该部段可以不被覆盖，以允许该部段用镀覆部覆盖。以这种方式，可以变化镀覆材料的厚度来调整密封垫的硬度。

在904处，该方法包括将具有第一功率范围或设定点的第一激光束聚焦在垫片的镀覆表面的目标部段上，以产生期望的镀覆表面的正视轮廓。可以选择第一功率范围以允许在不去除镀覆材料的情况下增加强镀覆部的表面轮廓。详细地说，第一功率范围可以是3瓦到10瓦。如前所述，表面轮廓可包括在垫片的中间跨度部段中的凸起部段。

在906处，该方法可包括将具有第二功率范围的第二激光束聚焦在镀覆表面的另一目标部段上，以从垫片去除镀覆材料。第二功率范围可以大于第一激光处理的功率范围，并且选择用于去除期望的材料量。例如，第二功率范围可以是10瓦到100瓦。然而，在其他示例中，第二功率范围可以是大于5瓦的范围，并且第一功率范围可以是大于3瓦的功率范围。第二功率范围也可以选择为减少镀覆表面底层的基部材料翘曲或脆化的可能性。以这种方式，激光材料去除步骤可以避免在密封垫的材料特性中发生不希望的变化。如前所述，垫片中的螺栓开口周围的部段可以用较高功率的激光束进来处理，以产生平衡密封垫中的负载分布的较软的密封垫区域。

方法900允许垫片的镀覆表面在特定区域中表面成廓，以加强较弱的密封垫部段，同时战略性地削弱诸如靠近缸头螺栓的部段的局部密封垫部段。因此，密封垫的负载分布可以更平衡，以增加密封垫的性能并且减少密封垫泄漏的可能性。

在此所述的燃烧密封垫和用于制造燃烧密封垫的方法的技术效果是微调密封垫中的垫片的轮廓以增加密封性能、减少密封垫泄漏，并且增加密封垫的寿命。

图1至8B示出了具有各个部件的相对定位的示例构造。如果示出为彼此直接接触或直接联接，则至少在一个示例中，这样的元件可以分别称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，示出为彼此连续或相邻的元件可以分别是彼此连续或彼此相邻的。作为示例，放置为彼此共面地接触的组件可以称为共面地接触。作为另一示例，在至少一个示例中，定位成彼此间隔开、其间仅具有间隔而没有其它部件的元件可以被如此称呼。作为又一示例，彼此上/下、彼此相对侧或彼此左/右地示出的元件可以相对于彼此如此称呼。此外，如附图中所示，在至少一个示例中，最顶上的元件或元件的位置可称为部件的“顶部”，而最底下的元件或元件的位置可称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以是相对于附图的竖直轴线并且用于描述附图中的元件相对于彼此的定位。这样，在一个示例中，在其它元件上方示出的元件垂直地位于其它元件上方。作为又一个示例，在附图中描绘的元件的形状可以被称为具有如此形状(例如，诸如圆形的、直线的、平面的、弯曲的、圆滑的、倒角的、成角度的等)。此外，在一个示例中，彼此同轴的元件可以被如此称呼。此外，在至少一个示例中，示出为彼此相交的元件可以被称为相交元件或彼此相交。更进一步，在一个示例中，示出为在另一个元件内或在另一个元件外的元件可以如此称呼。在其他示例中，彼此偏离的元件可以如此称呼。

在以下段落中将进一步描述本发明。在一个方面中，提供了一种密封垫，其包括：金属基部；以及镀覆表面，该镀覆表面在金属基部的至少一部分上延伸；其中，镀覆表面的至少一部分包括激光处理部段，该激光处理部段具有从金属基部突出的第一凸起表面；以及其中，激光处理部段布置在中间跨度中，该中间跨度布置在两个缸开口之间。

在另一方面中，提供了一种用于制造发动机密封垫的方法，方法包括：将第一激光束施加到发动机密封垫中的垫片的金属基部的镀覆表面的至少一部分，其中第一激光束具有第一功率值，在不去除镀覆表面的材料的情况下对镀覆表面的表面轮廓微观地修改。在一个示例中，该方法还可以包括在施加第一激光束之前，用与金属基部不同的镀覆材料对金属基部镀覆，以产生镀覆表面。在另一个示例中，该方法还可以包括将第二激光束施加到镀覆表面的一部分，其中第二激光束具有大于第一功率值的第二功率值，并且去除镀覆表面的一个或多个目标部段。

在又一个方面中，提供了一种包括垫片的发动机缸盖密封垫，垫片包括：金属基部，金属基部具有覆盖其至少一部分的镀覆部，并且镀覆部由不同的金属材料形成；其中，镀覆部包括激光引入的形貌变化，该形貌变化包括多个微观凸起的脊并且位于相邻的缸开口之间的中间跨度中。

在任意方面或这些方面的组合中，激光处理部段可以位于中间跨度中，并且第一凸起表面的高度差为二十微米或更小。

在任意方面或这些方面的组合中，金属基部可以包括钢，并且镀覆表面可以包括铝。

在任意方面或这些方面的组合中，镀覆表面包括铜、

(镍-聚四氟乙烯{PTFE})中的至少一个。

在任意方面或这些方面的组合中，激光处理部段可以包括第二凸起表面，并且其中第一凸起表面和第二凸起表面以同心弧线布置。

在任意方面或这些方面的组合中，激光处理部段可以包括第二凸起表面，并且其中第一凸起表面和第二凸起表面以网格图案布置。

在任意方面或这些方面的组合中，镀覆表面可以不包括经由激光材料去除工艺形成的带凹槽部段。

在任意方面或这些方面的组合中，镀覆表面可以包括经由激光材料去除工艺形成的带凹槽部段，并且该带凹槽部段布置成与螺栓孔相邻。

在任意方面或这些方面的组合中，在定位在上部部段和下部部段之间的垫片中可以包括金属基部，并且上部部段和下部部段各自都包括凸起的凸边。

在任意方面或这些方面的组合中，发动机缸盖密封垫还可以包括上部部段和下部部段，上部部段包括第一凸起的凸边并且下部部段包括第二凸起的凸边，，其中垫片定位在上部部段和下部部段之间。

在任意方面或这些方面的组合中，镀覆部可以包括铝。

在任意方面或这些方面的组合中，多个凸起的脊可以是同心弧线的图案。

在任意方面或这些方面的组合中，多个微观的凸起的脊的高度可以等于或小于十微米。

在任意方面或这些方面的组合中，镀覆部可以包括具有单层镀覆材料的第一部段和具有多层镀覆材料的第二部段。

在任意方面或这些方面的组合中，第一功率值可以大于或等于三瓦。

在任意方面或这些方面的组合中，第二功率值可以大于或等于五瓦。

在任意方面或这些方面的组合中，镀覆表面的熔点可以低于金属基部。

在另一种表述中，一种具有激光成廓镀覆表面的密封垫垫片，该镀覆表面在横向定位在两个螺栓孔之间的缸桥区域中具有多个微观凸起的脊，其中激光成廓镀覆表面由与镀覆部驻留在其上的底层基部材料不同的金属构造而成。

如本文所使用的，除非另外指明，否则术语“基本”和“大约”被解释为表示该数值或范围的正负百分之五。

请注意，本文中包括的示例制造例程可用于制造各种密封垫构造。本文公开的制造步骤的至少一部分可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器与各种传感器、执行器和其他制造设备相结合的系统来执行。示出的各种动作、操作和/或功能可以以所示出的顺序、并行地来执行，或者在某些情况下被省去。同样，实现本文描述的示例性示例的特征和优点的处理顺序不是必要的，而是为了便于说明和描述而提供。取决于使用的特定策略，可以重复地执行所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示待被编程到系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过在包括各种硬件部件并且与电子控制器结合在一起的系统中执行指令来执行。如果需要，可以省略本文所述的一个或多个方法步骤。

尽管以上已描述了各种实施例，但应当理解，它们作为示例而非限制呈现。对相关领域的技术人员来说显而易见的是，所公开的主题可以以其他特定的形式实施而不脱离本主题的精神。因此，上述实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的。可以理解，本文公开的构造本质上是示例性的，并且这些具体示例不应被认为是限制性的，因为可以进行多种变化。例如，上述技术可以应用于各种密封垫。本公开的主题包括本文公开的各种系统和构造以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

所附权利要求特别指出了被认为是新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应当将这样的权利要求理解为包括一个或多个这样的元件的结合，既不需要也不排除两个或多个这样的元件。在本申请或相关申请中，可以通过修改本权利要求或通过提出新权利要求来主张所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合。这样的权利要求，无论是在范围上与原始权利要求相比更宽、更窄、相同或不同，都被认为包括在本公开的主题范围内。

Claims (15)

1.一种密封垫，其包括：

金属基部；以及

镀覆表面，所述镀覆表面在所述金属基部的至少一部分上延伸；

其中，所述镀覆表面的至少一部分包括激光处理部段，所述激光处理部段具有从所述金属基部突出的第一凸起表面；以及

其中，所述激光处理部段布置在中间跨度中，所述中间跨度布置在两个缸开口之间。

2.根据权利要求1所述的密封垫，其特征在于，所述激光处理部段位于所述中间跨度中，并且所述第一凸起表面的高度差为二十微米或更小。

3.根据权利要求1所述的密封垫，其特征在于，所述金属基部包括钢，并且所述镀覆表面包括铝。

4.根据权利要求1所述的密封垫，其特征在于，所述镀覆表面包括铜、镍和镍-聚四氟乙烯(PTFE)中的至少一个。

5.根据权利要求1所述的密封垫，其特征在于，所述激光处理部段包括第二凸起表面，并且其中所述第一凸起表面和所述第二凸起表面以同心弧线布置。

6.根据权利要求1所述的密封垫，其特征在于，所述激光处理部段包括第二凸起表面，并且其中所述第一凸起表面和所述第二凸起表面以网格图案布置。

7.根据权利要求1所述的密封垫，其特征在于，所述镀覆表面不包括经由激光材料去除工艺形成的带凹槽部段。

8.根据权利要求1所述的密封垫，其特征在于，所述镀覆表面的熔点低于所述金属基部。

9.根据权利要求1所述的密封垫，其特征在于，在定位在上部部段和下部部段之间的垫片中包括所述金属基部，并且所述上部部段和所述下部部段各自都包括凸起的凸边。

10.根据权利要求1所述的密封垫，其特征在于，多个微观的凸起的脊的高度等于或小于十微米。

11.一种用于制造发动机密封垫的方法，所述方法包括：

将第一激光束施加到所述发动机密封垫的金属基部的镀覆表面的至少一部分，其中所述第一激光束具有第一功率值，在不去除所述镀覆表面的材料的情况下对所述镀覆表面的表面轮廓微观地修改。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

在施加所述第一激光束之前，用与所述金属基部不同的镀覆材料对所述金属基部镀覆，以产生所述镀覆表面。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：将第二激光束施加到所述镀覆表面的一部分，其中所述第二激光束具有大于所述第一功率值的第二功率值，并且去除所述镀覆表面的一个或多个目标部段。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第二功率值大于或等于五瓦。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一功率值大于或等于三瓦。

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