汽車在使用過程中，由于使用條件的不同，以及維護保養的不同。發動機氣缸存在有不同程度的早期磨損以及拉缸問題，影響發動機的使用壽命。為了提高發動機的使用壽命，我廠技術人員經過認真分析，在缸孔加工過程中，對發動機的缸孔進行了激光強化熱處理，使發動機缸孔的耐磨性提高了3～5倍，并有效控制了發動機的早期失效。 缸孔的主要加工過程需要經過如下工藝階段：缸孔粗鏜、半精鏜、精鏜、缸孔前處理（預烘干、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。 缸孔前處理質量控制 圖1所示為缸孔前處理的主要設備。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，最為關鍵的是要嚴格控制噴涂的涂層厚度，以便得到穩定的激光熱處理質量。 圖1 缸孔前處理設備通常采用的激光淬火吸光噴涂材料型號為HJ-Ⅲ。該型號吸光噴涂材料是采用化學性能非常穩定的金屬氧化物和少量有益合金元素加水后經過膠體磨研磨攪拌制成。主要特性是吸光率高，在處理過程中，會有少量元素過渡到激光淬硬層中，以提高材料的表面機械性能。 1.涂料粘度檢測 當涂料攪拌均勻后，使用NDJ－5型涂－4粘度計（流出孔直徑為3mm量杯150ml）進行測量。 （1）將涂－4粘度計固定在臺架上，將臺架調至水平，將量杯放置于粘度計下方； （2）在粘度計中注滿調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）將秒表調零； （4）放開粘度計底孔擋板同時開始計時，直至涂料全部流出即停止計時，讀出秒表讀數； （5）連續測量3次并讀出每次所用時間，計算平均值。 2.涂層厚度檢測 首先目測缸孔內圖層厚度是否均勻，是否存在有漏涂情況。然后，待涂料完全烘干后，使用覆層測厚儀TT260對激光前處理涂料厚度進行檢測，每個缸孔測量3個點，計算平均值并把測量數據記錄在表格中。在實際生產中，我們經過總結，繪制了如圖2所示的涂層厚度與淬火層深度的關系曲線。 圖2 涂料層厚度對淬火層深度的影響缸孔激光熱處理質量控制 圖3所示為該工序使用的主要設備。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械性能。為了保證處理質量的優質和穩定，需要對設備狀態和工藝參數進行控制，以便得到穩定的激光熱處理質量。 圖3 缸孔激光熱處理設備1.激光熱處理設備狀態檢測與控制 （1）激光熱處理設備狀態記錄。生產操作人員必須從首件開始，對生產線上設備的工作狀態進行紀錄，每小時一次，直到最后一件工件完成處理。如果在此過程中，發現異常情況，需要及時通知相關人員。 （2）燒光斑檢測。光斑的模式對于缸孔熱處理的質量影響非常大。在設備驗收時已經燒制了標準的光斑模式，因此需要定期進行燒光斑檢測，如遇特殊需要時可增加燒光斑檢測次數。檢測中，需將燒光斑和原來燒過的標準的光斑模式進行比較，如發現異常情況應及時進行設備調整。 激光器光腔調整或換輸出鏡和窗鏡后需要進行一次燒光斑檢測，并和原來燒過的歸檔光斑進行比較，對光斑進行確認。 燒光斑檢測方法具體如下： ①燒光斑的位置。在光閘后，大45°鏡之前。 ②燒光斑的方法。將激光器功率調整到1 000W，穩定輸出15min后，將一塊尺寸為300mm×80mm×3mm（長×寬×厚）的有機玻璃板放置在規定位置，打開光閘開關1s左右，然后關閉光閘。 ③燒光斑檢測的評價。將獲得的光斑與原來燒過的歸檔光斑進行比較，燒熔深度越均勻越好。光斑長軸最大尺寸應大于30mm，光斑短軸最大尺寸應大于20mm。 ④每次燒的光斑應注明機床號、日期和時間，并歸檔保存。 ⑤注意防火和安全。 （3）測試激光器所能達到的最大穩定功率。 （4）變壓器油、真空泵油、蝸輪潤滑油和冷水機組的蒸餾水等定期添加和更換。 2.工件加工質量檢測 （1）操作人員按規定的頻次對工件進行目測和測量。 工件激光淬火后的目測方法：在激光淬火機床對工件進行激光淬火后，先用棉絲擦凈涂料，目測淬火硬帶的寬度（從缸體頂面向下前3個硬帶）應大于非淬火帶的寬度（淬硬帶寬度不小于3mm，可用150mm鋼板尺測量）。淬火硬帶表面應有微熔，具體情況可和激光淬火機床的樣塊進行目測比較確認。另外，硬帶起點距缸孔頂面的尺寸不大于硬帶寬度（不大于4mm，可用150mm鋼板尺測量）。同時，注意觀察淬火硬帶螺旋線有無異常情況，有問題及時調整機床或通知有關人員。 工件珩磨后的目測方法：采用圖4所示珩磨設備。珩磨機對工件進行珩磨后，具體情況可和珩磨后的樣塊進行目測比較確認（淬硬帶寬度不小于2.8mm）。另外，缸孔表面不許出現直徑大于1mm的過熔性麻坑。同時，注意觀察淬火硬帶螺旋線有無異常情況，有問題及時通知激光淬火加工人。 圖4 激光熱處理后珩磨設備工件激光淬火后的目測樣塊制備：工件在激光淬火時，操作人員需要記錄設備編號和淬火時的功率。工件在激光淬火后送到機加工現場進行切斷加工，然后在缸體左面的各缸孔打號處切取樣塊（每個缸孔取兩個樣塊），樣塊應做相應的標記和編號。其中一塊送到實驗室進行金相檢測，金相檢測合格后，另一塊進行清洗和防銹處理后作為工件激光淬火后的目測樣塊。 工件珩磨后的目測樣塊制備：同上述激光淬火后目測樣塊制備一樣，首先應記錄淬火機床的編號和淬火時的功率。待淬火、珩磨和清洗完畢后，進行切斷加工，每個缸孔取兩個樣塊。其中一塊金相檢測合格后，另一塊進行清洗和防銹處理，作為工件珩磨后的目測樣塊。 （2）檢驗員按規定的頻次對工件進行金相檢測。 檢測方法具體如下： ①檢測項目：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價：珩磨后的工件應取從缸體頂面向下的前3個硬帶的平均值。硬帶寬度≥2.8mm，深度≥0.12mm。 ③硬度的評價：每個硬帶打3個硬度點，3個點的位置距缸孔表面越近越好，其中一個點在硬帶寬度的中心位置測量，另外兩個點分別在硬帶寬度的四分之一位置測量。其3個硬帶9個點的硬度平均值應≥500HV0.1（100克壓頭）。 ④評價：主要為超細馬氏體。 ⑤樣件制備：使用報廢的缸體按正常工藝進行精鏜缸孔，噴涂和淬火。工件在激光淬火時記錄淬火時的功率和機床號，工件在激光淬火、珩磨和清洗后送到機加工進行切斷加工，在缸體左面各缸孔打號處取樣。樣件寬度≥30mm；樣件長度≥35mm（從缸體頂面向下）。樣件應做相應的標記和編號，并說明樣品加工時的加工功率和樣品加工的機床號。 ⑥送樣件到金相實驗室，檢測完成后取回報告歸檔保存，保存期為3年。有問題及時通知有關人員。 （3）光腔調整或換輸出鏡和窗鏡并且光斑確認后檢驗員先進行一次目測，目測合格后進行一次金相檢測。 （4）外光路調整或換鏡片后檢驗員進行一次目測。特殊需要時應增加金相檢測。 （5）每天檢驗員進行一次激光淬火后和珩磨后的首件目測。 （6）每天檢驗員應該每20個工件進行一次激光淬火后和珩磨后的目測。 （7）當工件的毛坯更換廠家時檢驗員進行一次激光淬火后和珩磨后的首件目測和金相檢測。 結語 通過采用激光熱處理，可以使工件表面的機械性能得到大幅度地提升，從而改善零件的質量和使用壽命。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備狀態以及參數情況。這樣才能獲得比較好的激光熱處理效果，達到預定的目標。