CN1372015A - 汽车发动机缸盖上激光直接成型铜基合金气门座工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝合金表面激光修复方法。它是通过气门座成型粉末预置槽的合理设计,聚焦激光束振动扫描、CAD/CNC辅助控制的缸盖气门孔的自动定位与换位运动,粉末自动定量喂送和专用的Cu基复合合金粉末和优化的激光铸敷成型工艺参数等,快速原位地在气门口上获得所需几何尺寸的Cu基合金气门座。优点:此工艺方法在保护气氛下操作,自动化程度高,成型速度快,合金粉末利用率高,实施方便,是制作高性能汽车发动机气门座行之有效的先进方法。
Description
本发明涉及一种铝合金表面激光修复方法，特别适用于汽车发动机铝合金缸盖上直接成型高耐磨性能铜基合金气门座的工艺方法。
目前，汽车发动机由于长时间使用，造成气门座严重磨损，为了继续使用修复多采用压装，配合气门座制造新的气门座的方法，仍然经常发生气门座圈松脱、歪斜，气门口热积累，升温高，积炭，需要采用含Pb汽油来润滑以及存在生产流水线长，成本高等问题。
为了提高发动机的动力性能与可靠性，本发明的目的提供一种汽车发动机缸盖上激光直接成型铜基合金气门座工艺方法，采用此方法还可对行车服役后的气门座进行修复，以达到恢复原状的目的，继续使用。
本发明工艺方法是通过气门座成型粉末预置槽的合理设计，聚焦激光束振动扫描，CAD/CNC辅助控制的缸盖气门孔的自动定位与换位运动，粉末自动定量喂送和专用的Cu基复合合金粉末和优化的激光铸敷成型工艺参数等，快速原位地在气门口上获得所需几何尺寸的Cu基合金气门座，Cu基合金气门座与缸盖铝合金基体为均匀的冶金结合，具备快速凝固细密组织特征，自反应原位自生的球形颗粒强化相弥散分布在基相上，气门座的硬度与HRC40～50。
该方法由激光辐照方式，工艺参数，预置金属粉末材料与预置方法四部分组成，其工艺方法如下：
1.激光辐照方式：
借助可±90°旋转外聚集激光束和机械振动聚集光束对气门口设定表面进行垂直辐照；
振 动 频 率0～20Hz
光束摆动振幅0～10mm
2.激光辐照参数：
2kw～10kw Co2横流激光器
辐照功率密度≥103w/cm2
振动扫描聚焦束斑φ1～φ4mm
铸敷成型速度2.0～15mm/秒
3.金属粉末材料：
粉末材料的化学组成：
Cu Ni Co Fe Mo Cr Si B Re
wt％ 70/50 15/25 3/7 10/5 8/5 4/1 5/2 5/2 ＜2
粉末材料的制备方法是：
(1)单质组合，机械混合；
(2)由Cu-Ni合金粉，Fe-Cr-Si合金粉，Co-Re合金粉等和适量的单质加权组合并机械混合。
粉末材料激光辐照熔铸后的组织为：Cu基合金固溶体基相和均匀分布其上的含Fe的复合金属间化合物硬质相所组成，硬质相为球形状或条带状熔铸后合金显微硬度为HV400～500kg/mm2。
4.粉末置敷方法：
粉末前预置法包括有机粘结剂料浆刷涂法和侧向喂送粉末法。
本发明的优点：此工艺方法在保护气氛下操作，自动化程度高，成型速度快，合金粉末利用率高，实施方便，是制作高性能汽车发动机气门座行之有效的先进方法。
本发明的实施例：
汽车发动机ZL104铝合金缸盖，粉末预置槽深1.00～1.10mm，槽宽5.5mm，粉末是采用有机粘结剂料浆法刷涂预置，合金粉末为Cu9901，其成份范围为：
Ni Fe Co Mo Cr Si Re Cu B
20/10 10/5 10/6 10/6 6/3 5/2 0.2/0.05 余 5/2
激光辐射参数为：
光 斑 φ2.0mm
振 幅 6.0mm
振 频 4Hz
Co2激光器输出功率 3kw
Ar气保护
压 力 2～3个大气压
激光铸敷层组织为：
基体为Cu-Ni-Co-Fe固溶体
Co-Ni-Fe-Si固溶体
(Ni，Co，Fe)5Si2化合物
球形硬质相(Co，Ni，Fe)3MoSi化合物
Co-Ni-Fe-Si固溶体
铸敷层硬度为HV400～450kg/mm2。
Claims (1)
1.一种汽车发动机缸盖上激光直接成型铜基合金气门座工艺方法，其特征在于该工艺方法如下：
(1)激光辐照方式：
借助可±90°旋转外聚集激光束和机械振动聚集光束对气门口设定表面进行垂直辐照；
振 动 频 率0～20Hz
光束摆动振幅0～10mm
(2)激光辐照参数：
2kw～10kw Co2横流激光器
辐照功率密度≥103w/cm2
振动扫描聚焦束斑φ1～φ4mm
铸敷成型速度2.0～15mm/秒
(3)金属粉末材料：
粉末材料的化学组成：
Cu Ni Co Fe Mo Cr Si B Re
wt％ 70/50 15/25 3/7 10/5 8/5 4/1 5/2 5/2 ＜2
粉末材料的制备方法是：
①单质组合，机械混合；
②由Cu-Ni合金粉，Fe-Cr-Si合金粉，Co-Re合金粉等和适量的单质加权组合并机械混合；
粉末材料激光辐照熔铸后的组织为：Cu基合金固溶体基相和均匀分布其上的含Fe的复合金属间化合物硬质相所组成，硬质相为球形状或条带状熔铸后合金显微硬度为HV400～500kg/mm2；
(4.)粉末置敷方法：
粉末前预置法包括有机粘结剂料浆刷涂法和侧向喂送粉末法。
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| CN101967551A (zh) * | 2010-09-18 | 2011-02-09 | 中国兵器工业集团第七○研究所 | 一种气缸盖气门座圈激光强化装置及其强化方法 |
| CN104294269A (zh) * | 2014-10-08 | 2015-01-21 | 仪征威龙发动机零部件有限公司 | 一种气门座加工工艺 |
| CN107824792A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-03-23 | 安徽金亿新材料股份有限公司 | 一种高密度粉末冶金气门座圈生产工艺 |
| CN109290573A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-02-01 | 扬州航飞精密机电有限公司 | 一种激光增材制造铝铜复合制件的方法 |
| CN110523978A (zh) * | 2019-08-02 | 2019-12-03 | 南京中科煜宸激光技术有限公司 | 提升送粉式激光增材制造效率的工艺 |
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