摘要：
活塞环激光陶瓷合金化新工艺是先在环表面预涂(手涂或压缩空气喷涂)一层陶瓷合金化涂料,待涂料干燥硬化后,用聚焦激光束扫描,在球铁环表层形成一定深度的熔池,熔入陶瓷合金化涂料,凝固后得到陶瓷合金化表层。预置的涂料是TH.2型C-Si-B-RE共晶合金化涂料加上占总质量28%-35%的WC和2.0%-2.5%的TiC干粉一起调制而成的浆状涂料,预涂厚度为0.2mm-0.25mm(干燥后)。为进一步提高此涂层对l0.6µm波长的CO2激光能量的吸收率,在涂层表面再刷(或喷)50um-70µm的TH.1型高效涂料。经过工艺试验,以激光窗口输出功率2.4kW,聚焦光斑Ø2.5-Ø2.8,扫描速度9mm/s-13mm/s(活塞环外圆的线速度)进行幅照,可获得深0.6mm-0.8mm的无气孔无裂纹的合金化层,加工后成品环的合金化层深0.35mm-0.45mm,平均显微硬度达HV0.21200。金相分析表明,合金化区由细小均匀的Fe-C-Si-B过共晶和共晶介稳组织构成,弥散分布着WC和TiC陶瓷颗粒;部分小尺寸WC和TiC发生了溶解,其中一部分在凝固过程中以W、Ti复合碳化物析出。另一部分固溶于金属基体,形成高硬度的合金渗碳体,并强化了残余奥氏体。
这种陶瓷合金化层的硬度比一般共晶合金化层高得多,因此可与陶瓷复合涂层气缸套配对组成高耐磨环-套副。由于环的径向厚度和高度都很小,激光处理时其径向变形和平面翘曲变形都很大,因此对于先切口的高点环做不出漏光度、翘曲度和弹力等各项指标全都合格的成品来。试制成功的是等压环,即先以整圆环进行激光陶瓷合金化处理,磨平两端面后再切口,进行热定形,这样就消除了变形大的影响,得到了合格的等压环。
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