汽車(chē)在使用過(guò)程中，由于使用條件的不同，以及維護(hù)保養(yǎng)的不同。發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸存在有不同程度的早期磨損以及拉缸問(wèn)題，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命，我廠技術(shù)人員經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析，在缸孔加工過(guò)程中，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的缸孔進(jìn)行了激光強(qiáng)化熱處理，使發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔的耐磨性提高了3～5倍，并有效控制了發(fā)動(dòng)機(jī)的早期失效。 缸孔的主要加工過(guò)程需要經(jīng)過(guò)如下工藝階段：缸孔粗鏜、半精鏜、精鏜、缸孔前處理（預(yù)烘干、噴激光熱處理涂料、烘干）、缸孔激光熱處理、清除激光熱處理涂料及缸孔珩磨。 缸孔前處理質(zhì)量控制 圖1所示為缸孔前處理的主要設(shè)備。該工序的主要工作是要在缸孔中噴涂激光熱處理涂料。這道工序中，最為關(guān)鍵的是要嚴(yán)格控制噴涂的涂層厚度，以便得到穩(wěn)定的激光熱處理質(zhì)量。 圖1 缸孔前處理設(shè)備通常采用的激光淬火吸光噴涂材料型號(hào)為HJ-Ⅲ。該型號(hào)吸光噴涂材料是采用化學(xué)性能非常穩(wěn)定的金屬氧化物和少量有益合金元素加水后經(jīng)過(guò)膠體磨研磨攪拌制成。主要特性是吸光率高，在處理過(guò)程中，會(huì)有少量元素過(guò)渡到激光淬硬層中，以提高材料的表面機(jī)械性能。 1.涂料粘度檢測(cè) 當(dāng)涂料攪拌均勻后，使用NDJ－5型涂－4粘度計(jì)（流出孔直徑為3mm量杯150ml）進(jìn)行測(cè)量。 （1）將涂－4粘度計(jì)固定在臺(tái)架上，將臺(tái)架調(diào)至水平，將量杯放置于粘度計(jì)下方； （2）在粘度計(jì)中注滿調(diào)好的激光熱處理液體，由于液體表面存在表面張力，因此需要使用刮板將液面刮平； （3）將秒表調(diào)零； （4）放開(kāi)粘度計(jì)底孔擋板同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，直至涂料全部流出即停止計(jì)時(shí)，讀出秒表讀數(shù)； （5）連續(xù)測(cè)量3次并讀出每次所用時(shí)間，計(jì)算平均值。 2.涂層厚度檢測(cè) 首先目測(cè)缸孔內(nèi)圖層厚度是否均勻，是否存在有漏涂情況。然后，待涂料完全烘干后，使用覆層測(cè)厚儀TT260對(duì)激光前處理涂料厚度進(jìn)行檢測(cè)，每個(gè)缸孔測(cè)量3個(gè)點(diǎn)，計(jì)算平均值并把測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在表格中。在實(shí)際生產(chǎn)中，我們經(jīng)過(guò)總結(jié)，繪制了如圖2所示的涂層厚度與淬火層深度的關(guān)系曲線。 圖2 涂料層厚度對(duì)淬火層深度的影響缸孔激光熱處理質(zhì)量控制 圖3所示為該工序使用的主要設(shè)備。在該工序中，利用激光熱處理方法，使缸孔表面具有更好地機(jī)械性能。為了保證處理質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)和穩(wěn)定，需要對(duì)設(shè)備狀態(tài)和工藝參數(shù)進(jìn)行控制，以便得到穩(wěn)定的激光熱處理質(zhì)量。 圖3 缸孔激光熱處理設(shè)備1.激光熱處理設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與控制 （1）激光熱處理設(shè)備狀態(tài)記錄。生產(chǎn)操作人員必須從首件開(kāi)始，對(duì)生產(chǎn)線上設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行紀(jì)錄，每小時(shí)一次，直到最后一件工件完成處理。如果在此過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)異常情況，需要及時(shí)通知相關(guān)人員。 （2）燒光斑檢測(cè)。光斑的模式對(duì)于缸孔熱處理的質(zhì)量影響非常大。在設(shè)備驗(yàn)收時(shí)已經(jīng)燒制了標(biāo)準(zhǔn)的光斑模式，因此需要定期進(jìn)行燒光斑檢測(cè)，如遇特殊需要時(shí)可增加燒光斑檢測(cè)次數(shù)。檢測(cè)中，需將燒光斑和原來(lái)燒過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)的光斑模式進(jìn)行比較，如發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時(shí)進(jìn)行設(shè)備調(diào)整。 激光器光腔調(diào)整或換輸出鏡和窗鏡后需要進(jìn)行一次燒光斑檢測(cè)，并和原來(lái)燒過(guò)的歸檔光斑進(jìn)行比較，對(duì)光斑進(jìn)行確認(rèn)。 燒光斑檢測(cè)方法具體如下： ①燒光斑的位置。在光閘后，大45°鏡之前。 ②燒光斑的方法。將激光器功率調(diào)整到1 000W，穩(wěn)定輸出15min后，將一塊尺寸為300mm×80mm×3mm（長(zhǎng)×寬×厚）的有機(jī)玻璃板放置在規(guī)定位置，打開(kāi)光閘開(kāi)關(guān)1s左右，然后關(guān)閉光閘。 ③燒光斑檢測(cè)的評(píng)價(jià)。將獲得的光斑與原來(lái)燒過(guò)的歸檔光斑進(jìn)行比較，燒熔深度越均勻越好。光斑長(zhǎng)軸最大尺寸應(yīng)大于30mm，光斑短軸最大尺寸應(yīng)大于20mm。 ④每次燒的光斑應(yīng)注明機(jī)床號(hào)、日期和時(shí)間，并歸檔保存。 ⑤注意防火和安全。 （3）測(cè)試激光器所能達(dá)到的最大穩(wěn)定功率。 （4）變壓器油、真空泵油、蝸輪潤(rùn)滑油和冷水機(jī)組的蒸餾水等定期添加和更換。 2.工件加工質(zhì)量檢測(cè) （1）操作人員按規(guī)定的頻次對(duì)工件進(jìn)行目測(cè)和測(cè)量。 工件激光淬火后的目測(cè)方法：在激光淬火機(jī)床對(duì)工件進(jìn)行激光淬火后，先用棉絲擦凈涂料，目測(cè)淬火硬帶的寬度（從缸體頂面向下前3個(gè)硬帶）應(yīng)大于非淬火帶的寬度（淬硬帶寬度不小于3mm，可用150mm鋼板尺測(cè)量）。淬火硬帶表面應(yīng)有微熔，具體情況可和激光淬火機(jī)床的樣塊進(jìn)行目測(cè)比較確認(rèn)。另外，硬帶起點(diǎn)距缸孔頂面的尺寸不大于硬帶寬度（不大于4mm，可用150mm鋼板尺測(cè)量）。同時(shí)，注意觀察淬火硬帶螺旋線有無(wú)異常情況，有問(wèn)題及時(shí)調(diào)整機(jī)床或通知有關(guān)人員。 工件珩磨后的目測(cè)方法：采用圖4所示珩磨設(shè)備。珩磨機(jī)對(duì)工件進(jìn)行珩磨后，具體情況可和珩磨后的樣塊進(jìn)行目測(cè)比較確認(rèn)（淬硬帶寬度不小于2.8mm）。另外，缸孔表面不許出現(xiàn)直徑大于1mm的過(guò)熔性麻坑。同時(shí)，注意觀察淬火硬帶螺旋線有無(wú)異常情況，有問(wèn)題及時(shí)通知激光淬火加工人。 圖4 激光熱處理后珩磨設(shè)備工件激光淬火后的目測(cè)樣塊制備：工件在激光淬火時(shí)，操作人員需要記錄設(shè)備編號(hào)和淬火時(shí)的功率。工件在激光淬火后送到機(jī)加工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行切斷加工，然后在缸體左面的各缸孔打號(hào)處切取樣塊（每個(gè)缸孔取兩個(gè)樣塊），樣塊應(yīng)做相應(yīng)的標(biāo)記和編號(hào)。其中一塊送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行金相檢測(cè)，金相檢測(cè)合格后，另一塊進(jìn)行清洗和防銹處理后作為工件激光淬火后的目測(cè)樣塊。 工件珩磨后的目測(cè)樣塊制備：同上述激光淬火后目測(cè)樣塊制備一樣，首先應(yīng)記錄淬火機(jī)床的編號(hào)和淬火時(shí)的功率。待淬火、珩磨和清洗完畢后，進(jìn)行切斷加工，每個(gè)缸孔取兩個(gè)樣塊。其中一塊金相檢測(cè)合格后，另一塊進(jìn)行清洗和防銹處理，作為工件珩磨后的目測(cè)樣塊。 （2）檢驗(yàn)員按規(guī)定的頻次對(duì)工件進(jìn)行金相檢測(cè)。 檢測(cè)方法具體如下： ①檢測(cè)項(xiàng)目：硬帶寬度，硬帶深度，硬度和金相組織。 ②硬帶寬度和硬帶深度的評(píng)價(jià)：珩磨后的工件應(yīng)取從缸體頂面向下的前3個(gè)硬帶的平均值。硬帶寬度≥2.8mm，深度≥0.12mm。 ③硬度的評(píng)價(jià)：每個(gè)硬帶打3個(gè)硬度點(diǎn)，3個(gè)點(diǎn)的位置距缸孔表面越近越好，其中一個(gè)點(diǎn)在硬帶寬度的中心位置測(cè)量，另外兩個(gè)點(diǎn)分別在硬帶寬度的四分之一位置測(cè)量。其3個(gè)硬帶9個(gè)點(diǎn)的硬度平均值應(yīng)≥500HV0.1（100克壓頭）。 ④評(píng)價(jià)：主要為超細(xì)馬氏體。 ⑤樣件制備：使用報(bào)廢的缸體按正常工藝進(jìn)行精鏜缸孔，噴涂和淬火。工件在激光淬火時(shí)記錄淬火時(shí)的功率和機(jī)床號(hào)，工件在激光淬火、珩磨和清洗后送到機(jī)加工進(jìn)行切斷加工，在缸體左面各缸孔打號(hào)處取樣。樣件寬度≥30mm；樣件長(zhǎng)度≥35mm（從缸體頂面向下）。樣件應(yīng)做相應(yīng)的標(biāo)記和編號(hào)，并說(shuō)明樣品加工時(shí)的加工功率和樣品加工的機(jī)床號(hào)。 ⑥送樣件到金相實(shí)驗(yàn)室，檢測(cè)完成后取回報(bào)告歸檔保存，保存期為3年。有問(wèn)題及時(shí)通知有關(guān)人員。 （3）光腔調(diào)整或換輸出鏡和窗鏡并且光斑確認(rèn)后檢驗(yàn)員先進(jìn)行一次目測(cè)，目測(cè)合格后進(jìn)行一次金相檢測(cè)。 （4）外光路調(diào)整或換鏡片后檢驗(yàn)員進(jìn)行一次目測(cè)。特殊需要時(shí)應(yīng)增加金相檢測(cè)。 （5）每天檢驗(yàn)員進(jìn)行一次激光淬火后和珩磨后的首件目測(cè)。 （6）每天檢驗(yàn)員應(yīng)該每20個(gè)工件進(jìn)行一次激光淬火后和珩磨后的目測(cè)。 （7）當(dāng)工件的毛坯更換廠家時(shí)檢驗(yàn)員進(jìn)行一次激光淬火后和珩磨后的首件目測(cè)和金相檢測(cè)。 結(jié)語(yǔ) 通過(guò)采用激光熱處理，可以使工件表面的機(jī)械性能得到大幅度地提升，從而改善零件的質(zhì)量和使用壽命。但前提是必須控制好前熱處理工藝和熱處理工藝中的涂料涂層厚度和設(shè)備狀態(tài)以及參數(shù)情況。這樣才能獲得比較好的激光熱處理效果，達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。