CN1308604C - 一种提高发动机缸体、缸套内表面耐磨性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高发动机缸体、缸套内表面耐磨性的方法，其步骤为：①在包含活塞上止点到下止点的行程区域，对发动机缸体、缸套内表面进行表面强化处理；②采用激光刻蚀方法加工表面强化处理后的发动机缸体、缸套内表面，在其工作表面形成按规则排列的微细沟槽；③对发动机缸体、缸套内表面进行精珩磨处理，去除上述微细沟槽边缘的残留物。采用本发明可以使缸体或者缸套内壁既具有高的表面硬度，又具有线段均匀分布、相互独立的储油沟槽，其深度、宽度、形貌、分布密度等参数方便调控，这样可大幅度降低缸体或者缸套和活塞环之间的摩擦系数，整个摩擦副的工作状态接近理想的耐磨条件。总之，本发明可以达到比单纯表面强化或者单纯激光刻蚀工艺好得多的耐磨效果。
Description
技术领域
本发明属于激光加工技术领域，具体涉及一种提高发动机缸体、缸套内表面耐磨性的方法。
背景技术
磨损是发动机缸体或者缸套失效的主要原因。如何对缸体或者缸套内表面进行适当的处理，以大幅度提高其耐磨性是提高发动机寿命的关键因素。目前对气缸套的表面处理方法主要有二大类：①提高气缸套内表面硬度和耐磨性，所使用的工艺方法包括电镀硬铬、化学镀复合材料、激光表面淬火、等离子表面淬火等，对铝质缸体还包括电镀复合材料和阳极氧化技术等；②降低活塞与缸套这对摩擦副之间的摩擦系数，所使用的工艺主要是在气缸套内表面制造微细的储油结构，使得缸套与活塞相对运动时，两者之间能够确保一层润滑油，通过大幅度降低摩擦系数来减少磨损。所采用的工艺包括平顶珩磨、滚花、激光刻蚀、松孔镀铬等。
发动机理想的运行状态是，要求缸体或者缸套的内表面既具有一定的耐磨性，又要有良好的储油性能。目前，单纯采用改进材质、激光淬火、电镀硬铬、提高加工精度、降低表面粗糙度等传统的方法来改善缸套内壁的耐磨性能已经接近各个工艺所能够达到的极限。而单纯在其工作表面制造储油结构的工艺技术，则在不断的发展与完善之中。
缸套的常规生产工艺过程为：粗镗孔、刮平面及倒角加工——粗车外圆与平端面加工——车外圆——精镗孔——精车外圆、平端面及切槽加工——珩磨内孔。在现有缸套内表面储油结构的加工技术中，平顶珩磨和松孔镀铬应用较为广泛。
平顶珩磨的加工特点是将珩磨过程分为粗珩、精珩两个阶段。在使用平顶珩磨时，由于油石磨粒的大小、形状、分布和磨损的不均匀性以及珩磨过程中随机因素的影响，所形成的网纹必然会有不均匀性，因此很难预先算出与发动机性能有关的匹配情况。平顶珩磨的另一个缺点是只能在缸套内壁产生储油结构，不能够同时对材料表面进行强化。
松孔镀铬的最大优点在于，在强化缸套内表面的同时，形成许多微细的储油结构，从而达到既提高表面硬度又减低活塞之间摩擦系数的目的。但是，松孔镀铬所形成的网状沟槽相互连通，润滑油易沿着沟槽被挤出去，减低摩擦系数及节油效果并不显著(见张云电叶雪明，薄壁缸套工作表面的储油结构，机电工程，1999(6)：47-48)。而且，松孔镀铬工艺所受影响因素众多，工艺稳定性较差。
激光刻蚀技术作为激光加工技术的一个应用方向，是将聚焦后的脉冲激光束作用在材料表面上，每一个脉冲使金属表面产生一次快速蒸发、熔化和凝固过程，通过控制激光束的输密功率、重复频率、脉冲宽度等参数及激光束或被处理工件的运动方向和速度，就可以在材料表面形成有一定规则的图案。根据摩擦副的不同特点要求，这些图案可以是点状的，也可以是其它各种形状。经过激光刻蚀加工后，材料表面的摩擦和润滑性能可以得到有效改善。虽然激光刻蚀技术是一项较新的激光加工技术，但这项技术在国外已开始成功地应用在诸多领域。在机械行业，对摩擦件的激光刻蚀加工已经应用得较为广泛，如汽车内燃机中的活塞环、滑动轴承中的滑动衬套、轴向密封圈、发动机气缸、导轨等机械部件都可成为激光刻蚀加工的对象(见M.Geiger，S.Roth，W.Becker.Influence oflaser-produced microstructures on the tribological behaviour ofceramics.Surface and Coatings Technology 100-101(1998)17-22)。不仅在机械行业，激光刻蚀在电子行业也得到了一定的应用。如在计算机中，为了使磁盘存储密度不断提高，就必须减小磁层介质的厚度和降低磁头的浮动高度，且需要磁盘基片有超光滑的光洁度。然而，这带来了严重的静摩擦问题，即磁头与磁盘之间由于摩擦力太小而不易分离，一种实际的解决办法是在接近磁盘内径处形成一个专用的磁头“着陆区”。使用短脉冲激光对磁盘表面刻蚀，可形成一系列的半球状突台，使它具有优良的摩擦性能，使磁盘启动/停止时具有很好的静电摩擦力，使用寿命因此提高(见Q.Zhao，F.E.Talke.Stiction and deformation analysis of laser texturedmedia with crater-shaped laser bumps.Tribology Transactions 43 1Jan 2000Soc Tribol Lubr Eng p1-8.)。八十年代末，国外一些公司开始对活塞环、气缸套的激光刻蚀技术进行大量的实验研究，将激光刻蚀技术与珩磨有机地结合起来，达到了较好的使用效果(见陈奉斌，毕瑞，花银群等.提高活塞环耐磨性的激光强化新技术.江苏理工大学学报.2001，22(2)：22-25)。但是单一的激光刻蚀处理虽能在缸套表面形成储油结构，对缸套内壁表面的硬度及耐磨性提高幅度却有限，因而在一些重要的应用场合不能够满足要求，如重载发动机的缸体和缸套等。
总之，材料的耐磨性是一个系统性质，它不仅与对磨材料的成分、组织和性能有关，而且还取决于摩擦副运动时所处的环境。最理想或者说耐磨性最佳的摩擦副应该是对磨材料具有高的表面硬度，同时具有最低的摩擦系数。现有的表面强化技术，单独使用以上所述的激光淬火、等离子淬火、电镀硬铬、化学镀复合材料等技术，虽然可以较大幅度地提高发动机缸体或者缸套材料内表面的硬度，但是不能在摩擦副之间产生稳定的润滑油膜，因此，提高缸体或者缸套的表面耐磨性幅度有限。另一方面，单独的激光刻蚀工艺，虽然可以在摩擦副之间制造储油结构，并且可以根据不同的摩擦条件和环境调整刻蚀沟槽的深度、宽度、分布密度和线条形状等，但是该工艺只能够在激光刻蚀区很窄的范围内达到提高硬度的目的，并且硬化层很浅。这样，提高耐磨性的幅度也有限。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的不足，提供一种提高发动机缸体、缸套内表面耐磨性的方法，该方法能大幅度提高缸套内壁表面的硬度及耐磨性，达到既耐磨又减摩的目的，从而大幅度提高缸套的使用寿命，并使其满足各种应用场合的需求。
为实现上述发明目的，一种提高发动机缸体、缸套内表面耐磨性的方法，依次包括以下步骤：
(1)通过常规的铸造工艺和机加工，使缸体或者缸套的内径尺寸离最终成品尺寸约100微米，再对缸体或缸套内壁进行黑化处理；
(2)在包含活塞上止点到下止点的行程区域，对待处理的发动机缸体、缸套内表面进行表面强化处理；
(3)采用激光刻蚀方法加工表面强化处理后的发动机缸体、缸套内表面，在其工作表面形成按规则排列的微细沟槽；
(4)对发动机缸体、缸套内表面进行精珩磨处理，去除上述微细沟槽边缘的残留物。
采用本发明提出的方案，将缸体和缸套内表面经预先强化，然后再进行激光刻蚀，使缸体或者缸套内壁既具有高的表面硬度，又具有线段均匀分布、相互独立的储油沟槽，而且这种储油沟槽的深度、宽度、形貌、分布密度等参数方便调控，这样可大幅度降低缸体或者缸套和活塞环之间的摩擦系数，整个摩擦副的工作状态接近理想的耐磨条件。总之，本发明可以达到比单纯表面强化或者单纯激光刻蚀工艺好得多的耐磨效果。在实施例中，发明人将本发明的技术效果与现有技术的技术效果进行了对比说明。
附图说明
图1为激光刻蚀螺旋断续线分布示意图；
图2为激光刻蚀弯折状图形分布示意图；
具体实施方式
本发明通过下述技术方案予以实现：不改变现有缸体(套)的机械加工方法，对待处理的发动机缸体或缸套的内表面采用目前工业中已经成熟并已广泛应用的表面强化工艺，如电镀硬铬、电镀复合材料、激光淬火和等离子淬火等，对内表面进行表面强化处理，使缸体或者缸套的内表面(主要指包含活塞上止点到下止点的行程区域)具有一定的硬度，然后再采用激光刻蚀加工技术在硬表面上刻蚀出按一定规则排列的微细沟槽，形成储油结构。最后再对刻蚀表面进行精加工，去掉激光刻蚀后残留在沟槽周围的金属或者氧化物渣，即得到高耐磨性的成品缸体和缸套。通常情况下，在缸体(套)完成镗孔和内表面粗珩磨后，但未进行精珩磨前，或者使内径尺寸比最终成品尺寸相差一个待处理的尺寸时实施本发明最经济。
本发明中，采用上述表面强化工艺处理内表面时，只要按照各种工艺现有的方法进行，对表面强化处理的工艺参数没有其它特殊要求。
在经过如上所述的表面强化工艺之后，再在硬化的表面区域进行激光刻蚀加工，刻蚀形貌可以为螺旋断续条纹或点状，也可以呈弯折状或者其它有规律的形状。相邻两行条纹呈规律排列，如呈错位排列、呈平行排列等。图1所示为典型的激光刻蚀花样螺旋断续条纹，其中刻蚀条纹长度a为2-20mm，相邻条纹间距b为1.5-10mm，螺旋线螺距h为0.5-4mm，刻蚀深度为0.02-0.1mm。
下面实施例中激光刻蚀的形貌主要以螺旋断续条纹为例，对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
发动机缸体或者缸套材质为灰口铸铁，通过常规的铸造工艺和机加工(含镗孔、珩磨内孔等工艺)步骤后，使缸体或者缸套的内径尺寸离最终成品尺寸约100微米。对缸体或缸套内壁进行黑化处理，以提高材料表面对激光的吸收率。然后，采用CO2激光加工机对缸体或者缸套内壁进行激光淬火。采用激光淬火的工艺参数为：激光功率1.5kw，光斑直径4mm，扫描速度45mm/s，激光淬火采用交叉网状分布。激光淬火区域为：缸体或者缸套运动时，包含活塞上止点到下止点的行程区域。激光淬火以后，对淬火缸套进行珩磨处理，使珩磨后的缸体或者缸套的内径尺寸与成品尺寸相比，小10-20微米。然后进行激光刻蚀。激光刻蚀的加工工艺参数为：采用激光刻蚀螺旋形断续条纹，条纹长度a为4mm，相邻条纹间距b为2.5mm，螺旋线螺距h为2mm，刻蚀深度为0.05mm。激光刻蚀以后，再将缸体或者缸套内壁用珩磨机精磨到成品缸套或者缸体的尺寸，即可装机使用。
台架实验使用效果：如果以上述未经任何处理的灰口铸铁缸体或者缸套耐磨性(或者使用寿命)为1个单位，则发动机台架实验结果证明，单纯采用激光淬火后缸体或者缸套的使用寿命为1.8，单纯激光刻蚀的使用寿命为2.0，而激光淬火加激光刻蚀的耐磨性为4.5。可见，激光淬火加激光刻蚀后缸套的使用寿命远远大于上述单纯一个工艺时的使用寿命。
实施例2
发动机缸体或者缸套材质为合金铸铁。通过常规的铸造工艺和机加工步骤后，使缸体或者缸套的内径尺寸离最终成品尺寸约100微米。对缸体或缸套内壁进行黑化处理，以提高材料表面对激光的吸收率。然后，采用CO2激光热处理设备对缸体或者缸套内壁进行激光淬火。采用激光淬火的工艺参数为：激光功率1.5kw，光斑直径4mm，扫描速度45mm/s，激光淬火方式为螺旋纹路。激光淬火区域为：缸体或者缸套运动时，包含活塞上止点到下止点的行程区域。激光淬火以后，将淬火缸套进行珩磨处理，使珩磨后的缸体或者缸套的内径尺寸与成品尺寸相比，小10-20微米。然后进行激光刻蚀。激光刻蚀螺旋断续条纹弧长a为6mm，相邻条纹间距b为4mm，螺旋线螺距h为4mm，刻蚀深度为0.10mm。激光刻蚀以后，再将缸体或者缸套内壁用珩磨机精磨到成品缸套或者缸体的尺寸，即可做为成品装机使用。
台架实验使用效果：如果以未经任何处理的合金铸铁缸套耐磨性(或者使用寿命)为1个单位，则发动机台架实验结果证明，单纯采用激光淬火将缸套内表面淬硬成螺旋硬化带后，缸套的使用寿命为2.0，单纯激光刻蚀的缸套其耐磨性为2.3，而激光淬火加激光刻蚀的耐磨性为5.0。可见，在此工艺参数条件下，激光淬火加激光刻蚀后缸套的使用寿命仍然远远大于上述单纯一个工艺时的使用寿命。
实施例3
合金铸铁的材质、加工方式和工艺与实施例2相同。激光淬火工艺参数及方式亦同实施例2。激光淬火以后，将淬火缸套进行珩磨处理，使珩磨后的缸体或者缸套的内径尺寸与成品尺寸相比，小10-20微米。然后进行激光刻蚀。激光刻蚀螺旋断续条纹弧长a为20mm，相邻条纹间距b为10mm，螺旋线螺距h为2mm，刻蚀深度为0.08mm。激光刻蚀以后，再将缸体或者缸套内壁用珩磨机精磨到成品缸套或者缸体的尺寸，即可做为成品装机使用。
台架实验使用效果：如果以未经任何处理的合金铸铁缸套耐磨性(或者使用寿命)为1个单位，则发动机台架实验结果证明，单纯采用激光淬火将缸套内表面淬硬成螺旋硬化带后，缸套的使用寿命为2.0，单纯激光刻蚀的缸套其耐磨性为1.6，而激光淬火加激光刻蚀的耐磨性为4.2。可见，在此工艺参数条件下，激光淬火加激光刻蚀后缸套的使用寿命仍然远远大于上述单纯一个工艺时的使用寿命。
实施例4
合金铸铁的材质、加工方式和工艺与实施例2相同。激光淬火工艺参数及方式亦同实施例2。激光淬火以后，将淬火缸套进行珩磨处理，使珩磨后的缸体或者缸套的内径尺寸与成品尺寸相比，小10-20微米。然后进行激光刻蚀。激光刻蚀螺旋断续条纹弧长a为2mm，弧长间距b为1.5mm，螺旋线螺距h为1.5mm，刻蚀深度为0.09mm。激光刻蚀以后，再将缸体或者缸套内壁用珩磨机精磨到成品缸套或者缸体的尺寸，即可做为成品装机使用。
台架实验使用效果：如果以未经任何处理的合金铸铁缸套耐磨性(或者使用寿命)为1个单位，则发动机台架实验结果证明，单纯采用激光淬火将缸套内表面淬硬成螺旋硬化带后，缸套的使用寿命为2.0，单纯激光刻蚀的缸套其耐磨性为1.5，而激光淬火加激光刻蚀的耐磨性为3.7。可见，在此工艺参数条件下，激光淬火加激光刻蚀后缸套的使用寿命仍然远远大于上述单纯一个工艺时的使用寿命。
实施例5
合金铸铁的材质、加工方式和工艺与实施例2相同。激光淬火工艺参数及方式亦同实施例2。激光淬火以后，将淬火缸套进行珩磨处理，使珩磨后的缸体或者缸套的内径尺寸与成品尺寸相比，小10-20微米。然后进行激光刻蚀。激光刻蚀螺旋断续条纹弧长a为20mm，弧长间距b为10mm，螺旋线螺距h为4mm，刻蚀深度为0.06mm。激光刻蚀以后，再将缸体或者缸套内壁用珩磨机精磨到成品缸套或者缸体的尺寸，即可做为成品装机使用。
台架实验使用效果：如果以未经任何处理的合金铸铁缸套耐磨性(或者使用寿命)为1个单位，则发动机台架实验结果证明，单纯采用激光淬火将缸套内表面淬硬成螺旋硬化带后，缸套的使用寿命为2.0，单纯激光刻蚀的缸套其耐磨性为1.4，而激光淬火加激光刻蚀的耐磨性为4.5可见，在此工艺参数条件下，激光淬火加激光刻蚀后缸套的使用寿命仍然远远大于上述单纯一个工艺时的使用寿命。
实施例6
合金铸铁的材质、加工方式和工艺与实施例2相同。激光淬火工艺参数及方式亦同实施例2。激光淬火以后，将淬火缸套进行珩磨处理，使珩磨后的缸体或者缸套的内径尺寸与成品尺寸相同。然后进行激光刻蚀。激光刻蚀螺旋断续条纹弧长a为2mm，弧长间距b为1.5mm，螺旋线螺距h为0.5mm，刻蚀深度为0.02mm。激光刻蚀以后，再用细砂纸将缸体或者缸套内壁的毛刺擦掉，即可做为成品装机使用。
台架实验使用效果：如果以未经任何处理的合金铸铁缸套耐磨性(或者使用寿命)为1个单位，则发动机台架实验结果证明，单纯采用激光淬火将缸套内表面淬硬成螺旋硬化带后，缸套的使用寿命为2.0，单纯激光刻蚀的缸套其耐磨性为1.8，而激光淬火加激光刻蚀的耐磨性为4.5可见，在此工艺参数条件下，激光淬火加激光刻蚀后缸套的使用寿命仍然远远大于上述单纯一个工艺时的使用寿命。
实施例7
合金铸铁的材质、加工方式和工艺与实施例2相同。激光淬火工艺参数及方式亦同实施例2。激光淬火以后，将淬火缸套进行珩磨处理，使珩磨后的缸体或者缸套的内径尺寸与成品尺寸相比，小10-20微米。然后进行激光刻蚀。激光刻蚀线条为
形状的弯折状图形。其中，斜线与水平线长度相同，均为4毫米，夹角成150度，刻蚀深度同实施例2。该图形周期性排列，水平间距2毫米，垂直间距2毫米，刻蚀图形充满活塞内壁上止点到下止点的表面。激光刻蚀以后，再将缸体或者缸套内壁用珩磨机精磨到成品缸套或者缸体的尺寸，即可做为成品装机使用。
台架实验使用效果：如果以未经任何处理的合金铸铁缸套耐磨性(或者使用寿命)为1个单位，则发动机台架实验结果证明，单纯采用激光淬火将缸套内表面淬硬成螺旋硬化带后，缸套的使用寿命为2.0，单纯激光刻蚀的缸套其耐磨性为2.4，而激光淬火加激光刻蚀的耐磨性为5.2。可见，在此工艺参数条件下，激光淬火加激光刻蚀后缸套的使用寿命仍然远远大于上述单纯一个工艺时的使用寿命。
实施例8
发动机缸体或者缸套材质为合金铸铁。通过常规的铸造工艺和机加工步骤后，使缸体或者缸套的内径尺寸离最终成品尺寸小约100-200微米。然后，采用等离子淬火设备对缸体或者缸套内壁进行表面淬火。等离子淬火的工艺参数与现有缸套、缸体淬火的标准工艺参数相同。等离子淬火区域为：缸体或者缸套运动时，包含活塞上止点到下止点的行程区域。等离子淬火以后，对淬火缸套进行珩磨处理，使珩磨后的缸体或者缸套的内径尺寸与成品尺寸相比，小10-20微米。然后进行激光刻蚀。激光刻蚀螺旋断续条纹弧长a为6mm，条纹间距b为4mm，螺旋线螺距h为4mm，刻蚀深度为0.1mm。激光刻蚀以后，再将缸体或者缸套内壁用珩磨机精磨到成品缸套或者缸体的尺寸，即可装机使用。
台架实验使用效果：如果以未经任何处理的缸套耐磨性(或者使用寿命)为1个单位，则实验结果证明，单纯采用等离子淬火后缸套的使用寿命为1.4，单纯激光刻蚀的缸套的耐磨性为2.4，而等离子淬火加激光刻蚀的耐磨性为4.4。可见，等离子淬火加激光刻蚀后缸套的使用寿命远远大于上述单纯一个工艺时的使用寿命。
实施例9
发动机缸体或者缸套材质采用35#铸钢。通过常规的铸造工艺和机加工步骤后，使缸体或者缸套的内径尺寸比最终成品尺寸大30-100微米。然后，采用标准电镀硬铬工艺对缸体或者缸套内表面进行电镀硬铬层，硬铬层厚度依据上述机加工尺寸的不同，对应控制在40-200微米范围内，电镀层的厚度标准为使电镀后缸体或者缸套的直径比最终的标准尺寸小10-20微米。然后进行激光刻蚀。激光刻蚀螺旋断续条纹弧长a为2mm，间距弧长b为1.5mm，螺旋线螺距h为0.5mm，刻蚀深度为0.07mm。激光刻蚀以后，再将缸体或者缸套内壁用珩磨机精磨到成品缸套或者缸体的尺寸，即可装机使用。
台架实验使用效果：如果以未经任何处理的缸套耐磨性(或者使用寿命)为1个单位，则发动机台架实验结果证明，单纯采用电镀硬铬的缸套，使用寿命为1.5；单纯采用上述工艺参数进行激光刻蚀的缸套，其耐磨性为2.1，而电镀硬铬加激光刻蚀的缸套耐磨性为4.2。可见，在此工艺参数条件下，电镀硬铬加激光刻蚀后缸套的使用寿命远远大于上述单纯一个工艺时的使用寿命。
实施例10
发动机缸体或者缸套材质采用35#铸钢。通过常规的铸造工艺和机加工步骤后，使缸体或者缸套的内径尺寸比最终成品尺寸大15-100微米。然后，采用标准松孔镀铬工艺对缸体或者缸套内表面进行电镀松孔铬层，硬铬层厚度依据上述机加工尺寸的不同，对应控制在30-200微米范围内，电镀层厚度标准为使电镀后缸体或者缸套的最终直径比成品尺寸小10-20微米。然后进行激光刻蚀。激光刻蚀螺旋断续条纹长度a为4mm，条纹间距b为2.5mm，螺旋线螺距h为2mm，刻蚀深度为0.05mm。激光刻蚀以后，再将缸体或者缸套内壁用珩磨机精磨到成品缸套或者缸体的尺寸，即可装机使用。
台架实验效果：如果以未经任何处理的缸套耐磨性(或者使用寿命)为1个单位，则发动机台架实验结果证明，单纯采用松孔镀铬的缸套，使用寿命为1.7；单纯采用上述工艺参数进行激光刻蚀的缸套，其耐磨性为2.3，而松孔镀铬加激光刻蚀的缸套耐磨性为4.4。可见，在此工艺参数条件下，电镀松孔铬层加激光刻蚀后缸套的使用寿命仍然远远大于上述单纯一个工艺时的使用寿命。
实施例11
近年来，很多小型汽车发动机缸体，从重量轻、铸造容易、耐蚀性和机械性能优良等角度考虑，大多采用铝合金制造，并且在铝制气缸体内壁镀硬铬或复合镀层以增加其耐磨性。但是，由于没有进一步解决缸体内表面的耐磨性问题，该技术目前仍然限制于轻载汽车发动机缸体方面的应用，没有在中、重载发动机中进一步应用。因此，进一步提高铝缸体内壁的表面耐磨性具有重要的意义。
采用铸铝发动机缸体，材质为108铝-硅合金。通过常规的铸造工艺和机加工步骤后，使缸体或者缸套的内径尺寸比最终成品尺寸大30-200微米。此后，采用标准的电镀复合层工艺在缸体内壁先制备一层Ni-SiC复合层，其中SiC颗粒粒径应控制在1～5μm之间。复合层厚度依据上述机加工尺寸的不同，对应控制在200-400微米范围内。电镀复合层工艺完毕后，采用珩磨或者镗孔技术将加工后缸套或者缸体的尺寸控制在镀后直径比最终的成品尺寸小10-20微米。然后进行激光刻蚀。激光刻蚀螺旋断续条纹弧长a为4mm，条纹间距b为2.5mm，螺旋线螺距h为2mm，刻蚀深度为0.02mm。激光刻蚀以后，再将缸体或者缸套内壁用珩磨机精磨到成品缸套或者缸体的尺寸，即可装机使用。
台架实验效果：如果以未经任何处理的铸铝发动机缸体耐磨性(或者使用寿命)为1个单位。则台架实验结果证明，单纯采用电镀Ni-SiC复合层的铸铝发动机缸体，使用寿命为3.0；单纯采用上述工艺参数进行激光刻蚀的缸套，其耐磨性为1.6，而复合化学镀Ni-SiC复合层加激光刻蚀的铸铝发动机缸体耐磨性为5.2。可见，在此工艺参数条件下，复合化学镀Ni-SiC复合层加激光刻蚀后缸套的使用寿命远远大于上述单纯一个工艺时的使用寿命。
Claims (7)
1、一种提高发动机缸体、缸套内表面耐磨性的方法，依次包括以下步骤：
(1)通过常规的铸造工艺和机加工，使缸体或者缸套的内径尺寸离最终成品尺寸约100微米，再对缸体或缸套内壁进行黑化处理；
(2)在包含活塞上止点到下止点的行程区域，对待处理发动机缸体、缸套内表面进行表面强化处理；
(3)采用激光刻蚀方法加工表面强化处理后的发动机缸体、缸套内表面，在其工作表面形成按规则排列的微细沟槽；
(4)对发动机缸体、缸套内表面进行精珩磨处理，去除上述微细沟槽边缘的残留物。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中的表面强化处理过程为：对缸体、缸套内表面进行激光淬火处理，淬火纹路为交叉网状或螺旋状。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中的表面强化处理过程为：对缸体、缸套内表面进行等离子淬火处理。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中的表面强化处理过程为：对缸体、缸套内表面进行电镀硬铬或者松孔镀铬处理，或者化学镀复合材料。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当所处理的工件为铸铝发动机缸体时，步骤(1)中的表面强化处理为电镀Ni-SiC复合层。
6、根据权利要求1、2、3、4或5所述的方法，其特征在于：步骤(2)中的激光刻蚀加工过程为：在已进行表面强化处理的区域进行激光刻蚀加工，刻蚀形貌为螺旋形断续条纹状或点状，相邻两行呈规律排列。
7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于：当刻蚀形貌为螺旋形断续条纹状，刻蚀条纹长度(a)为2-20mm，相邻条纹间距(b)为1.5-10mm，螺旋线螺距(h)为0.5-4mm，刻蚀深度为0.02-0.1mm。
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