第4期 2013年8月
内燃机
Intermal Combustion Engines
柴油机气门座孔热处理工艺研究
强智臻，马冰，熊毕伟，周海涛
（中国北方发动机研究所：天津300405）
No.4 Aug.2013
捕要：柴油机采用无气门座圈结构后，为实现气门-气门座孔摩擦副硬度匹配合理，采用激光表面淳火工艺，通过对激光
功率、扫描速度、保护气量等参数的合理调整。最终使气门座孔锥面硬度满足了气门-气门座孔摩擦副要求。关键词：气门座孔；硬度；激光淬火
中图分类号：TK426
文献标识码：B
文章编号：10006494（2013）04002802
TheStudyonHeatTreatmentofValveHoleofDieselCylinder-head
QIANG Zhizhen, MA Bing, XIONG Biwei, ZHOU Haitao(North ChinaEngineResearchInstitute,Tianjin300405,China)
Abstract: When nonvalveseat structure was applied on cylinderhead, to make the matching hardness of valve and valve hole rational, a process of laser quenching was adopted to adjust rationally parameters for modification of power, velocity and protected gas
Finally, the conical surface hardness for valveseat bore meets the requirements of valvevalveseat bore frictional pair. Key words: valve hole; hardness; laser quenching
0前言
近年来，随着对柴油机功率密度要求的提高，柴油机零件设计要求日益趋于紧凑。气缸盖作为柴油机的核心零部件，为满足其紧漆性设计，传统的气门座圈结构设计已不能满足结构设计要求。因此，必须进行无气门座圈设计。在这种情况下，气缸盖基材自身硬度不能满足气门-气门座孔摩擦副硬度匹配要求。必领提高气缸盖气门座孔局部硬度解决该问题
激光表面率火是一种先进的表面处理方式。其工作原理为：利用高能量激光束扫描工件表面，工件表面迅速升温。激光束离开后，工件表面激冷，实现材料相变硬化。这种表面处理方式的优点是：变形小，可控性强，硬化相组织均匀细化，基本不产生拉应力，有利于材料疲劳。
1激光淬火工艺试验 1.1试验目的
本次试验目的是柴油机气门座孔确定合理的激光加工流程及工艺参数，解决无气门座圈结构设
作者简介：强智臻（1982－），男，山西吉县人，助理研究员，主要从事柴油机零部件设计。
收稿日期：2013-02-25 万方数据
计中气门-气门座孔摩擦副的使用可靠性问题。 1.2试验对象及设备
本次试验中，试验材料为蠕墨铸铁基材和端墨铸铁气缸盖。本次试验采用HL3006/DTWE502 大功率激光器开展气门座孔激光率火工艺研究。
1.3试验步骤 1.3.1前处理
材料试样和气缸盖前处理工序为：表面加工至要求尺寸一→用金相砂纸轻微打磨表面一丙酮清洗表面一→自然烘干。
1.3.2激光泽火试验
首先利用激光器附带的红外系统将激光束宽度设定为气门座孔锥面密封带宽度。试验过程中，先将试样固定在激光器上，调整功率、扫描速度、保护气流量等各项参数。试验结束后，横向截取表面，测试硬化层硬度变化，观察硬化层组织。通过此项工作可以确定激光淬火基本参数。
基本确定激光淬火工艺参数后，考虑到试样自身与气缸盖零件热容不同，按照试样确定的工艺参数对座孔锥面进行激光淬火，横向截取表面，测试硬化层硬度变化，观察硬化层组织。经验证，热
容自身的变化对激光率火工艺影响不大。 2试验结果及分析