RU2000133330A - Блок цилиндров из легкого сплава, способ его изготовления и устройство для осуществления способа - Google Patents

Claims (18)

1. Блок цилиндров из легкого сплава, по меньшей мере, с одной износостойкой и трибологически оптимизированной рабочей поверхностью цилиндра, состоящий из матричного сплава легких металлов с тонкодисперсным поверхностным слоем, содержащим выделения первичного кремния, причем первичный кремний состоит из равномерно распределенных зерен круглой формы средним диаметром 1-10 мкм, а поверхностный слой содержит 10-14% эвтектики AlSi, 5-20% первичного кремния, остаток чистую Al-фазу, причем минимальная твердость поверхности составляет 160 HV.

2. Блок по п. 1, отличающийся тем, что первичные фазы кремния распределены в поверхностном слое на расстоянии 1-5-кратного диаметра первичных фаз.

3. Блок по любому из п. 1 или 2, отличающийся тем, что первичный кремний расположен в матричном сплаве в полосообразной зоне легирования шириной, по меньшей мере, 2 мм и средней толщиной слоя 150-650 мкм, причем полосы проходят по рабочей поверхности цилиндра спиралеобразно.

4. Блок по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что ширина полос составляет 2-4 мм.

5. Блок по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что у нескольких расположенных рядом зон легирования предусмотрен нахлест полос, причем ширина нахлеста составляет 5-10%.

6. Блок цилиндров из легкого сплава, по меньшей мере, с одной износостойкой и трибологически оптимизированной рабочей поверхностью цилиндра, состоящий из матричного сплава легких металлов с тонкодисперсным поверхностным слоем, содержащим выделения первичного кремния, который в качестве чисто диффузионного слоя состоит из богатой выделениями зоны (11) легирования и бедных выделениями краевых зон (12, 13), причем выделения образованы равномерно распределенными зернами первичного кремния круглой формы средним диаметром 1-10 мкм, а зона легирования состоит из 10-14% эвтектики A1Si, 5-20% первичного кремния, остаток чистая алюминиевая фаза и имеет минимальную твердость 160 HV.

7. Способ изготовления блока цилиндров из легкого сплава, по меньшей мере, с одной износостойкой и трибологически оптимизированной рабочей поверхностью цилиндра, который включает в себя матричный сплав легких металлов и содержащий твердый сплав порошковый материал, расположенный в матрице из легкого сплава в виде тонкодисперсного поверхностного слоя, содержащего выделения первичного кремния, гравитационным методом, методом низкого давления или методом литья под давлением с последующей обработкой поверхности направленными параллельно друг другу лазерным лучом и струей порошка, причем лазерный луч направляют по поверхности матрицы из легкого сплава поперек направления подачи полосой шириной, по меньшей мере, 2 мм, и при котором порошок только в точке попадания лазерного луча на поверхность матрицы из легкого сплава нагревают в течение времени контакта 0,1-0,5 с до температуры плавления и диффундируют.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что матричный сплав легких металлов полностью расплавляют в точке попадания на глубину, по меньшей мере, 350 мкм и на поверхности матрицы из легкого сплава переводят в состояние плазмы.

9. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что расплавленный порошок образует при диффузии зону легирования, имеющую толщину слоя 500-1000 мкм.

10. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что порошок в момент времени незадолго до попадания на металлический матричный сплав имеет зернистую структуру и расплавляется и вплавляется только в контакте с металлическим матричным сплавом в зоне лазерного луча в течение времени контакта 0,1-0,5 с.

11. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что скоростями подачи лазерного луча и струи порошка управляют таким образом, что а) происходит диффузия в металлический матричный сплав с глубиной проникновения 350-850 мкм; б) за счет медленного управляемого охлаждения зоны легирования образуются первичные фазы круглой формы размером менее 10 мкм, расстояния между которыми составляют 1-5-кратную величину диаметра первичных фаз; в) получают выделения твердых фаз твердостью слоя 110-160 HV.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что скорость подачи составляет 0,8-4,0 м в минуту при фокусированной площади попадания лазерного луча 1-10 мм² и мощности лазерного излучения 3-4 кВт.

13. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что лазерный луч с линейным фокусом спиралеобразно вращается по внутренней рабочей поверхности полого цилиндра и при этом за счет добавки кремниевого порошка образуется полосообразная, содержащая первичный кремний зона легирования.

14. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что средняя глубина обработки в зоне легирования составляет 750 мкм.

15. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что твердые фазы зоны легирования освобождают механической обработкой, причем съем самого верхнего слоя составляет менее 30% общей толщины слоя.

16. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что зону легирования непосредственно хонингуют без промежуточной обработки.

17. Устройство для осуществления способа нанесения покрытия на рабочие поверхности полых цилиндров, состоящее из подающего трубопровода (1) для порошка, источника (2) лазерного излучения и фокусирующей системы (3) с отклоняющим зеркалом (4), отличающееся тем, что подающий трубопровод (1) для порошка и источник (2) лазерного излучения расположены параллельно друг другу в радиальном и осевом направлениях полого цилиндра, фокусирующая система (3) имеет линейный выход лучей шириной 2,0-2,5 мм, при этом подающий трубопровод для порошка снабжен дозирующим устройством, посредством которого возможно регулирование объемного потока порошка в зависимости от скорости подачи лазерного луча.

18. Устройство по п. 17, отличающееся тем, что фокусирующая система (3) имеет Х-, I- или 8-образную форму фокуса, обеспечивающую в верхних и нижних краевых зонах повышенный выход энергии по сравнению со средней зоной фокуса.