CN213574359U - 一种激光淬火刮碳环 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光淬火刮碳环，属于发动机技术领域。刮碳环包括主体，主体为圆环形，主体内环下端设置倒圆角，通过倒圆角引导活塞进出主体，避免活塞进入主体时对主体底部造成硬性磨损，影响使用效果，且倒圆角可以防止激光淬火后此部位因硬度高脆性大而出现崩牙，主体内环下端设置激光淬火部，主体设置于气缸套上端，气缸套内设置活塞。本实用新型增强了刮碳环的耐磨性、表面硬度、疲劳极限及抗氧化能力，提高了使用寿命，节约了成本，通过刮碳环将积碳刮除，避免出现拉缸、活塞环卡滞等不良状况。

Description

一种激光淬火刮碳环

技术领域

本实用新型涉及一种激光淬火刮碳环，属于发动机技术领域。

背景技术

活塞在气缸套内孔做上下往复运动时，受燃料质量影响，活塞顶部火力岸位置容易产生积碳，在气缸套上设置刮碳环，通过刮碳环将积碳刮除，避免出现拉缸、活塞环卡滞等不良状况，而现有刮碳环耐磨性差、表面硬度低，需要经常进行更换，影响活塞的正常使用，同时增加了成本。

中国专利文件CN207145072U公开了一种内燃机刮碳环，包括刮碳环本体，所述刮碳环本体为薄壁环状结构,所述刮碳环本体内设有一端大、另一端小的并可与活塞头的外圆面相适应的锥形孔，在所述刮碳本体内的锥面上设有螺旋分布的刮碳槽，该刮碳环为一体成型结构。该刮碳环能有效去除活塞头部积碳，但其耐磨性、表面硬度均无改善，仍然需要经常进行更换。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种激光淬火刮碳环，增强了刮碳环的耐磨性、表面硬度、疲劳极限及抗氧化能力，提高了使用寿命，节约了成本，通过刮碳环将积碳刮除，避免出现拉缸、活塞环卡滞等不良状况。

本实用新型的技术方案如下：

一种激光淬火刮碳环，包括主体，主体为圆环形，主体内环下端设置倒圆角，通过倒圆角引导活塞进出主体，避免活塞进入主体时对主体底部造成硬性磨损，影响使用效果，且倒圆角可以防止激光淬火后此部位因硬度高脆性大而出现崩牙，主体内环下端环形设置激光淬火部，主体设置于气缸套上端，气缸套内设置活塞。

优选的，激光淬火部宽度为1-10mm，淬火深度为0.1-0.5mm。

进一步优选的，激光淬火部宽度为3-5mm，淬火深度为0.2-0.3mm，刮除积碳的同时淬火层也在不断磨损，若淬火层宽度较小深度较浅，则较短的工作时间就可能导致淬火层被磨损掉；若淬火层宽度较大深度较深则需要更大的功率或更低的转速，而这会导致主体吸收更多的热量从而达到更高的温度，容易阻碍马氏体的转变甚至使本体出现严重的局部熔化和严重变形，从而严重影响主体质量。

优选的，主体壁厚为3-10mm，具体壁厚根据缸套壁厚及爆发压力进行确定，活塞缸径越大，缸套越厚，主体越厚。

优选的，主体内环下端倒圆角大小为R0.1-R0.5。

进一步优选的，主体内环下端倒圆角大小为R0.1-R0.2。

优选的，主体为合金铸铁件，进行激光淬火时主体表层材料吸收激光辐射并转化为热能，局部温度极速升高到奥氏体相变以上熔点以下，通过材料主体的热传导作用使被加热的表层材料的冷却速度超过马氏体相变临界冷却速度，快速冷却完成相变硬化。

优选的，主体内径大于活塞火力岸直径0.2-1.5mm。

进一步优选的，主体内径大于活塞火力岸直径0.5-1mm。

优选的，主体外环下端设置倒角，倒角大小为C1-C1.5，方便安装于气缸套。

优选的，气缸套上端设置圆形承孔，圆形承孔内设置主体。

进一步优选的，主体外径与圆形承孔直径相同。

上述激光淬火刮碳环的制备方法，操作步骤如下：

(1)对主体进行去毛刺处理，然后将主体激光淬火部以外的其它部分用PVC胶带粘贴，确保非淬火面无裸露，检查激光淬火部位表面，保证无异物、无油、无缺陷；

(2)将专用淬火喷料摇晃均匀后倒入喷枪，将主体激光淬火部位表面均匀喷涂至无金属光泽，厚度控制在0.1-0.5mm，提高激光的吸收率；

(3)激光淬火面与激光淬火设备镜头焦距调至150±50mm，功率调到300-2000W；

(4)按照主体内环直径选择对应的转速，线速度＝转速*(主体内径/2)，保证线速度在500mm/min-800mm/min；

(5)激光淬火后的激光淬火部硬度不低于52HRC。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型增强了刮碳环的耐磨性、表面硬度、疲劳极限及抗氧化能力，提高了使用寿命，节约了成本，通过刮碳环将积碳刮除，避免出现拉缸、活塞环卡滞等不良状况。

2、本实用新型制备过程激光加热速度及热循环较快，热影响区较小又是表面激光淬火，故工件无变形，提高使用效果。

3、本实用新型的激光束发散角小具有很好的指向性，整个处理过程不需要任何的冷却液，绿色环保无污染，且较大的过热度和过冷度使得淬硬层的金相组织是相当精细的颗粒，位错密度极高且在表层形成压应力，进而可以大大提高工件的耐磨性，抗疲劳、抗氧化等性能。

附图说明

图1为本实用新型的结构安装剖面示意图；

图2为本实用新型的结构剖面示意图；

图3为本实用新型的气缸套结构剖面示意图；

图4为本实用新型的活塞结构剖面示意图；

其中：1、主体；2、倒圆角；3、激光淬火部；4、气缸套；5、承孔；6、活塞。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本实用新型做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1-4所示，本实施例提供一种激光淬火刮碳环，包括主体1，主体为圆环形，主体内环下端设置倒圆角2，通过倒圆角2引导活塞进出主体1，避免活塞6进入主体时对主体底部造成硬性磨损，影响使用效果，且倒圆角可以防止激光淬火后此部位因硬度高脆性大而出现崩牙，主体内环下端环形设置激光淬火部3，主体1设置于气缸套4上端，气缸套4内设置活塞6。

激光淬火部3宽度为3mm，淬火深度为0.2mm，刮除积碳的同时淬火层也在不断磨损，若淬火层宽度较小深度较浅，则较短的工作时间就可能导致淬火层被磨损掉；若淬火层宽度较大深度较深则需要更大的功率或更低的转速，而这会导致主体吸收更多的热量从而达到更高的温度，容易阻碍马氏体的转变甚至使本体出现严重的局部熔化和严重变形，从而严重影响主体质量。

主体1壁厚为3mm，活塞缸径越大，缸套越厚，主体越厚。

主体内环下端倒圆角大小为R0.1。

主体内径大于活塞火力岸直径0.5mm。

上述激光淬火刮碳环的制备方法，操作步骤如下：

(1)对主体进行去毛刺处理，然后将主体激光淬火部以外的其它部分用PVC胶带粘贴，确保非淬火面无裸露，检查激光淬火部位表面，保证无异物、无油、无缺陷；

(2)将专用淬火喷料摇晃均匀后倒入喷枪，将主体激光淬火部位表面均匀喷涂至无金属光泽，厚度控制在0.1-0.5mm，提高激光的吸收率；

(3)激光淬火面与激光淬火设备镜头焦距调至150±50mm，功率调到300-2000W；

(4)按照主体内环直径选择对应的转速，线速度＝转速*(主体内径/2)，保证线速度在500mm/min-800mm/min；

(5)激光淬火后的激光淬火部硬度为52HRC。

实施例2：

一种激光淬火刮碳环，结构如实施例1所述，不同之处在于，主体为合金铸铁件，进行激光淬火时主体表层材料吸收激光辐射并转化为热能，局部温度极速升高到奥氏体相变以上熔点以下，通过材料主体的热传导作用使被加热的表层材料的冷却速度超过马氏体相变临界冷却速度，快速冷却完成相变硬化。

实施例3：

一种激光淬火刮碳环，结构如实施例1所述，不同之处在于，主体外环下端设置倒角，倒角大小为C1，倒角和倒圆角单位均为mm，方便安装于气缸套，激光淬火部宽度为5mm，淬火深度为0.3mm，主体壁厚为10mm，主体内环下端倒圆角大小为R0.2，主体内径大于活塞火力岸直径1mm。

实施例4：

一种激光淬火刮碳环，结构如实施例1所述，不同之处在于，优选的，气缸套4上端设置圆形承孔5，圆形承孔内设置主体，主体外径与圆形承孔直径相同，主体外环下端设置倒角，倒角大小为C1.5。

Claims (10)

1.一种激光淬火刮碳环，其特征在于，包括主体，主体为圆环形，主体内环下端设置倒圆角，主体内环下端环形设置激光淬火部，主体设置于气缸套上端，气缸套内设置活塞。

2.如权利要求1所述的激光淬火刮碳环，其特征在于，激光淬火部宽度为1-10mm，淬火深度为0.1-0.5mm。

3.如权利要求2所述的激光淬火刮碳环，其特征在于，激光淬火部宽度为3-5mm，淬火深度为0.2-0.3mm。

4.如权利要求1所述的激光淬火刮碳环，其特征在于，主体壁厚为3-10mm，主体内环下端倒圆角大小为R0.1-R0.5。

5.如权利要求4所述的激光淬火刮碳环，其特征在于，主体内环下端倒圆角大小为R0.1-R0.2。

6.如权利要求1所述的激光淬火刮碳环，其特征在于，主体为合金铸铁件。

7.如权利要求1所述的激光淬火刮碳环，其特征在于，主体内径大于活塞火力岸直径0.2-1.5mm。

8.如权利要求7所述的激光淬火刮碳环，其特征在于，主体内径大于活塞火力岸直径0.5-1mm。

9.如权利要求1所述的激光淬火刮碳环，其特征在于，主体外环下端设置倒角，倒角大小为C1-C1.5。

10.如权利要求1所述的激光淬火刮碳环，其特征在于，气缸套上端设置圆形承孔，圆形承孔内设置主体，主体外径与圆形承孔直径相同。

Images