专利名称：微小型零件激光表面熔覆合金层方法
技术领域：
本发明涉及一种在微小型零件表面用激光熔覆合金层的方法，属于激光表面改性处理技 术领域。
背景技术：
有些微小型零件如高功率柴油发动机供油组件中的关键件，见图1所示，包括出油阀l、 阀座2、回油阀3，三者构成一个出油单向阀和一个回油单向阀。出油时回油阀3与阔座2接 触，封住阀座2上的回油孔4;出油阀1与阀座2相离，打开阀座2中心的出油孔5。回油时 回油阀3与阀座2相离，见图2所示，打开阀座2上的回油孔4;出油阀1与阀座2接触， 封住阀座2中心的出油孔5。油阀l、阀座2、回油阀3的接触面之间在接触时构成良好的密 封，它们采用GCrl5淬火钢材料制作，洛氏硬度HRC为61 65。阀座2上沿圆周等距分布三 个回油孔4，见图3、图4所示。
激光表面熔覆方法是在被处理金属即基材表面熔覆金属或者合金层，也就是采用激光束 扫描方式将基材表面的熔覆层材料粉末加热熔融，并在与基材表面接触表层形成冶金结合， 结合强度高，实现金属零件激光表面改性处理。通过控制激光束功率，能够将因基材与熔覆 层的互溶而产生的稀释作用限制在允许的程度，如2~8%，从而在形成冶金结合的同时保持熔 覆层材料的原有性能。由于激光束的高能密度，使得激光热处理具有近似绝热的快速加热过 程，从而在熔覆过程中对基材的热影响小，引起的变形也小。根据需要使用不同的熔覆层材 料，形成的熔覆层能够具有不同的性能，如耐磨、耐腐蚀、抗烧蚀、抗冲击等。
发明内容
由于所述出油阀l、阀座2、回油阀3的密封接触面频繁离合，因相互之间的拍击和来自 高速油流的冲刷损伤密封接触面，从而破坏了密封性，这就需要做激光表面改性处理。然而， 在采用激光表面熔覆方法对这样的微小型零件表面进行激光表面改性处理时，由于微小型零 件质量很小，通常在0.1 5.0克范围内，激光功率依然要达到使熔覆层材料熔融的数值，就会 导致微小型零件变形、退火，以及严重稀释熔覆层，使得现有激光表面熔覆方法无法应用到 微小型零件的表面改性处理上。为了实现对微小型零件表面进行激光表面熔覆处理，将微小 型零件变形控制在允许范围内，保持硬度值符合要求，并且将基材对熔覆层的稀释作用限制 在允许的程度，我们发明了一种微小型零件激光表面熔覆合金层方法。本发明之方法包括以下内容，采用激光束扫描方式将金属零件表面的熔覆层材料粉末加 热熔融，与金属零件待处理表面形成冶金结合，其特征在于，被处理金属零件为微小型零件， 质量在0.1-5.0克范围内，并将微小型零件镶嵌于散热胎座中，微小型零件待处理表面暴露在 散热胎座外。
采用本发明之方法在对微小型零件处理过程中，由于散热胎座的存在，使得施加于微小 型零件的热量大部分由散热胎座吸收并散发到环境中，因此，避免了微小型零件的变形、退 火和因温度过高而发生的对熔覆层材料的较大幅度的稀释，克服了现有技术存在的技术问题。 另外，散热胎座的采用同时解决了微小型零件的夹持问题。
图1是有待采用本发明之方法进行激光表面改性处理的高功率柴油发动机供油组件中的 关键件组成、结构及出油工况剖面示意图。图2是有待采用本发明之方法进行激光表面改性 处理的高功率柴油发动机供油组件中的关键件组成、结构及回油工况剖面示意图。图3是有 待采用本发明之方法进行激光表面改性处理的高功率柴油发动机供油组件中的关键件中的阀 座形状、结构主视剖面示意图。图4是有待采用本发明之方法进行激光表面改性处理的高功 率柴油发动机供油组件中的关键件中的阀座形状、结构俯视示意图。图5是采用本发明之方 法处理高功率柴油发动机供油组件中的关键件出油阀示意图，同时也是所采用的散热胎座剖 面示意图；该图兼作为摘要附图。图6是采用本发明之方法处理高功率柴油发动机供油组件 中的关键件阀座示意图，同时也是所采用的散热胎座剖面示意图。图7是采用本发明之方法 处理高功率柴油发动机供油组件中的关键件回油阀示意图，同时也是所采用的散热胎座剖面
示意图。
具体实施例方式
本发明具体方案如下，采用激光束扫描方式将微小型零件表面的熔覆层材料粉末加热熔 融，与微小型零件待处理表面形成冶金结合。所述的微小型零件为高功率柴油发动机供油组 件中的关键件，包括出油阀1、阀座2、回油阀3，采用GCrl5淬火钢材料制作，洛氏硬度 HRC为61~65，质量依次为0.409g、 3.454g、 1.322g。所述的熔覆层材料粉末为Co基或者 Ni基冶金粉末，添加WC粉，重量配比为Co或者Ni 90~99%、 WC 10~1%。所采用激光束 为C02激光，激光功率为800~3000W，激光束光斑直径为1.0~5.5mm，熔覆扫描速度v为 300~1000mm/min，实际上是激光束原地扫描，微小型零件随散热胎座6以速度v平移。将出 油阀l、阔座2、回油阀3镶嵌于散热胎座6中，见图5 7所示，出油阀l、阀座2、回油阀 3待处理表面暴露在散热胎座6外。所述的散热胎座6采用热传导率高、具有较大热容值且 与微小型零件基材不相溶的材料制作，如铜。处理后所形成的熔覆层厚度为0.4~0.6mm。与微小型零件基材相比，熔覆层耐磨性能高出5倍，并且，处理后的微小型零件的硬度仍保持 在HRC55以上。
当处理出油阀l时，见图5所示，散热胎座6为一个整体，在其中心有一个孔，其作用 在于通过该孔顶出处理后的出油阀1，即脱模。当处理阀座2时，见图6所示，散热胎座6 由对接的两部分组成，左右拉开散热胎座6对接的两部分即可脱模。当处理回油阀3时，见 图7所示，散热胎座6由上、下两部分组成，上下分开散热胎座6上、下两部分即可脱模。
权利要求
1、一种微小型零件激光表面熔覆合金层方法，采用激光束扫描方式将金属零件表面的熔覆层材料粉末加热熔融，与金属零件待处理表面形成冶金结合，其特征在于，被处理金属零件为微小型零件，质量在0.1～5.0克范围内，并将微小型零件镶嵌于散热胎座中，微小型零件待处理表面暴露在散热胎座外。
2、 根据权利要求1所述的激光表面熔覆合金层方法，其特征在于，所采用激光束为C02 激光，激光功率为800~3000W，激光束光斑直径为1.0~5.5mm，熔覆扫描速度(v)为 300~1000mm/min。
3、 根据权利要求2所述的激光表面熔覆合金层方法，其特征在于，激光束原地扫描，微 小型零件随散热胎座(6)以速度(v)平移。
4、 根据权利要求1所述的激光表面熔覆合金层方法，其特征在于，所述的散热胎座(6) 采用热传导率高、具有较大热容值且与微小型零件基材不相溶的材料制作。
5、 根据权利要求4所述的激光表面熔覆合金层方法，其特征在于，所述的散热胎座(6) 采用铜制作。
全文摘要
微小型零件激光表面熔覆合金层方法属于激光表面改性处理技术领域。采用现有激光表面熔覆方法处理微小型零件表面时，由于微小型零件质量很小，激光功率依然要达到使熔覆层材料熔融的数值，就会导致微小型零件变形、退火，以及严重稀释熔覆层，使得现有激光表面熔覆方法无法应用到微小型零件的表面改性处理上。本发明之方法采用激光束扫描方式将金属零件表面的熔覆层材料粉末加热熔融，与金属零件待处理表面形成冶金结合，被处理金属零件为微小型零件，质量在0.1～5.0克范围内，并将微小型零件镶嵌于散热胎座中，微小型零件待处理表面暴露在散热胎座外。本发明之方法应用于微小型零件的激光表面改性处理。
文档编号C23C24/10GK101560660SQ20091006702
公开日2009年10月21日 申请日期2009年5月27日 优先权日2009年5月27日
发明者宏 张, 徐春鹰, 岩 石 申请人:长春理工大学