專利名稱：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋上激光直接成型銅基合金氣門座工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金表面激光修復(fù)方法，特別適用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)鋁合金缸蓋上直接成型高耐磨性能銅基合金氣門座的工藝方法。
目前，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)由于長(zhǎng)時(shí)間使用，造成氣門座嚴(yán)重磨損，為了繼續(xù)使用修復(fù)多采用壓裝，配合氣門座制造新的氣門座的方法，仍然經(jīng)常發(fā)生氣門座圈松脫、歪斜，氣門口熱積累，升溫高，積炭，需要采用含Pb汽油來潤(rùn)滑以及存在生產(chǎn)流水線長(zhǎng)，成本高等問題。
為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能與可靠性，本發(fā)明的目的提供一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋上激光直接成型銅基合金氣門座工藝方法，采用此方法還可對(duì)行車服役后的氣門座進(jìn)行修復(fù)，以達(dá)到恢復(fù)原狀的目的，繼續(xù)使用。
本發(fā)明工藝方法是通過氣門座成型粉末預(yù)置槽的合理設(shè)計(jì)，聚焦激光束振動(dòng)掃描，CAD/CNC輔助控制的缸蓋氣門孔的自動(dòng)定位與換位運(yùn)動(dòng)，粉末自動(dòng)定量喂送和專用的Cu基復(fù)合合金粉末和優(yōu)化的激光鑄敷成型工藝參數(shù)等，快速原位地在氣門口上獲得所需幾何尺寸的Cu基合金氣門座，Cu基合金氣門座與缸蓋鋁合金基體為均勻的冶金結(jié)合，具備快速凝固細(xì)密組織特征，自反應(yīng)原位自生的球形顆粒強(qiáng)化相彌散分布在基相上，氣門座的硬度與HRC40～50。
該方法由激光輻照方式，工藝參數(shù)，預(yù)置金屬粉末材料與預(yù)置方法四部分組成，其工藝方法如下1.激光輻照方式
借助可±90°旋轉(zhuǎn)外聚集激光束和機(jī)械振動(dòng)聚集光束對(duì)氣門口設(shè)定表面進(jìn)行垂直輻照；振 動(dòng) 頻 率0～20Hz光束擺動(dòng)振幅0～10mm2.激光輻照參數(shù)2kw～10kw Co2橫流激光器輻照功率密度≥103w/cm2振動(dòng)掃描聚焦束斑φ1～φ4mm鑄敷成型速度2.0～15mm/秒3.金屬粉末材料粉末材料的化學(xué)組成CuNiCo FeMo Cr Si B Rewt％ 70/5015/25 3/7 10/58/54/15/25/2 ＜2粉末材料的制備方法是(1)單質(zhì)組合，機(jī)械混合；(2)由Cu-Ni合金粉，F(xiàn)e-Cr-Si合金粉，Co-Re合金粉等和適量的單質(zhì)加權(quán)組合并機(jī)械混合。
粉末材料激光輻照熔鑄后的組織為Cu基合金固溶體基相和均勻分布其上的含F(xiàn)e的復(fù)合金屬間化合物硬質(zhì)相所組成，硬質(zhì)相為球形狀或條帶狀熔鑄后合金顯微硬度為HV400～500kg/mm2。
4.粉末置敷方法粉末前預(yù)置法包括有機(jī)粘結(jié)劑料漿刷涂法和側(cè)向喂送粉末法。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)此工藝方法在保護(hù)氣氛下操作，自動(dòng)化程度高，成型速度快，合金粉末利用率高，實(shí)施方便，是制作高性能汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門座行之有效的先進(jìn)方法。
具體實(shí)施例方式汽車發(fā)動(dòng)機(jī)ZL104鋁合金缸蓋，粉末預(yù)置槽深1.00～1.10mm，槽寬5.5mm，粉末是采用有機(jī)粘結(jié)劑料漿法刷涂預(yù)置，合金粉末為Cu9901，其成份范圍為NiFe Co MoCr Si Re Cu B20/10 10/5 10/6 10/66/35/20.2/0.05余 5/2激光輻射參數(shù)為光 斑 φ2.0mm振 幅 6.0mm振 頻 4HzCo2激光器輸出功率 3kwAr氣保護(hù)壓 力 2～3個(gè)大氣壓激光鑄敷層組織為基體為Cu-Ni-Co-Fe固溶體Co-Ni-Fe-Si固溶體(Ni，Co，F(xiàn)e)5Si2化合物球形硬質(zhì)相(Co，Ni，F(xiàn)e)3MoSi化合物Co-Ni-Fe-Si固溶體鑄敷層硬度為HV400～450kg/mm2。
權(quán)利要求
1.一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋上激光直接成型銅基合金氣門座工藝方法，其特征在于該工藝方法如下(1)激光輻照方式借助可±90°旋轉(zhuǎn)外聚集激光束和機(jī)械振動(dòng)聚集光束對(duì)氣門口設(shè)定表面進(jìn)行垂直輻照；振 動(dòng) 頻 率0～20Hz光束擺動(dòng)振幅0～10mm(2)激光輻照參數(shù)2kw～10kw Co2橫流激光器輻照功率密度≥103w/cm2振動(dòng)掃描聚焦束斑φ1～φ4mm鑄敷成型速度2.0～15mm/秒(3)金屬粉末材料粉末材料的化學(xué)組成CuNiCo FeMo Cr Si B Rewt％ 70/50 15/25 3/7 10/58/5 4/1 5/25/2 ＜2粉末材料的制備方法是①單質(zhì)組合，機(jī)械混合；②由Cu-Ni合金粉，F(xiàn)e-Cr-Si合金粉，Co-Re合金粉等和適量的單質(zhì)加權(quán)組合并機(jī)械混合；粉末材料激光輻照熔鑄后的組織為Cu基合金固溶體基相和均勻分布其上的含F(xiàn)e的復(fù)合金屬間化合物硬質(zhì)相所組成，硬質(zhì)相為球形狀或條帶狀熔鑄后合金顯微硬度為HV400～500kg/mm2；(4.)粉末置敷方法粉末前預(yù)置法包括有機(jī)粘結(jié)劑料漿刷涂法和側(cè)向喂送粉末法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋁合金表面激光修復(fù)方法。它是通過氣門座成型粉末預(yù)置槽的合理設(shè)計(jì),聚焦激光束振動(dòng)掃描、CAD/CNC輔助控制的缸蓋氣門孔的自動(dòng)定位與換位運(yùn)動(dòng),粉末自動(dòng)定量喂送和專用的Cu基復(fù)合合金粉末和優(yōu)化的激光鑄敷成型工藝參數(shù)等,快速原位地在氣門口上獲得所需幾何尺寸的Cu基合金氣門座。優(yōu)點(diǎn):此工藝方法在保護(hù)氣氛下操作,自動(dòng)化程度高,成型速度快,合金粉末利用率高,實(shí)施方便,是制作高性能汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門座行之有效的先進(jìn)方法。
文檔編號(hào)B22F7/04GK1372015SQ01106179
公開日2002年10月2日 申請(qǐng)日期2001年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月21日
發(fā)明者王茂才, 華偉剛, 吳維 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所