摘要：通过对摩托车活塞环的激光表面处理试验研究，发现激光处理的活塞环硬化层厚度和硬度与镀铬环相当，避免了镀铬环镀层剥离的缺点。同时，就激光处理工艺和替代镀铬环的可能性作了一定的阐述。
关键词：激光表面处理；活塞环；摩托车

1前 言

随着人们生活水平的提高，摩托车在国内的销售和使用正以成倍的速度增长，国产125型摩托车活塞环通常采用三道组合环，一、二道环和汽缸组成摩擦匹配副，第三道是组合油环。使用过程中，一、二道环最易磨损，磨损后导致发动机性能大大下降，出现气密性差、拉缸、发动机无力等现象。目前活塞环通常采用磷化、镀硬铬、氮化和复合分散镀层等手段提高其耐磨性[1]。然而，使用中仍然存在一些问题，如镀铬环易产生镀层剥落、磷化环不够耐磨、氮化环成本高等。

由于激光表面处理具有加工过程简单快速、变形小、效率高、无需真空；激光处理表面层和基体结合牢固，无表面剥落现象等传统办法无法替代的优点，目前已经被部分的应用到工业生产中，并产良好的效益，如汽车缸套的激光表面处理等[2]，同时也开始应用于摩托车汽缸内壁的表面处理。为此，结合生产企业，对125型摩托车活塞环进行了大量的激光处理工艺试验，试图采用激光加工这一高新技术解决摩托车活塞环的寿命问题。通过对摩托车零部件一系列工艺试验表明，经过激光处理的活塞环有较好的应用潜力，从而揭示了应用激光表面处理技术来提高摩托车质量所能发挥的巨大潜力。

2试验条件

用5kWCO2横流激光加工机对125系列摩托车第一、二道活塞环进行激光表面处理。分别采用光斑直径为φ3.5和带宽为10mm的宽带激光束扫描，一次完成8～9个环的处理，扫描速度：10～20mm/s。活塞环材料为球铁，成分是： 3.5～4.2%C，2.2～3.4%Si，0.2～0.8%Mn，0.5～1.0%Cu，0.5～1.0%Mo，≤0.5%Cr，≤0.2%P，≤0.5%S，处理前表面为磷化状态。显微硬度测量条件：0.2kg、15s。激光处理装置，如图1所示。

图1激光处理活塞环装置

3活塞环的激光表面处理与微观分析

3.1激光处理对组织与显微硬度影响

对125系磷化环的激光处理后，进行金相分析，如图2(a)所示。激光处理硬化表层是基体的延伸，组织为隐针状马氏体和石墨球，石墨球数量比基体少，说明有部分石墨球已熔化，基体组织为细珠光体和石墨球，硬度HV355，激光处理硬化层硬度为HV821，高于基体2.3倍。