CN100425848C

CN100425848C - 连杆及其制造方法

Info

Publication number: CN100425848C
Application number: CNB2005800130381A
Authority: CN
Inventors: 峯村和男; 百濑保雄
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-04-26
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2025-04-25
Also published as: JP2005308189A; CN1946943A; US20070209629A1; WO2005103513A1

Abstract

本发明提供一种连杆及其制造方法，在该连杆的制造方法中，用激光或者等离子体等对凹口(N)的底部附近进行照射，上述凹口(N)预定开设在连杆(10)的预成形体(PR)上，当被照射过的底部在空气中冷却时，奥氏体组织相变为马氏体组织，结果，在凹口(N)的底部附近形成了马氏体部位(20)。

Description

连杆及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种连杆及其制造方法，上述连杆设置成将因大端部的断裂而设成的盖体部和主体部连接起来。

背景技术

如图6所示，在连杆1的前端部设有第一通孔2，另一方面，在另一个端部上设有直径比第一通孔2小的第二通孔3。通常，设有第一通孔2的一侧的前端部称为大端部4，而设有第二通孔3的一侧的另一个端部称为小端部5。而且，上述大端部4和小端部5通过较长的轴部6连接起来。

以凹口N、N为界，在第一通孔2的大致中央附近，连杆1的大端部4沿着与该连杆1的长度方向(图7中的X方向)垂直的方向(Y方向)断裂，从而，连杆1被分成盖体部7和主体部8(参照图6)。另外，盖体部7和主体部8通过***在螺栓孔9中的未图示的螺栓相互连接。

在具有这种结构的连杆1的第一通孔2中，通过轴承轴支承有曲轴的轴颈。此外，在第二通孔3中，通过与上述轴承不同的另一轴承***有构成内燃机的活塞销，并且该活塞销还穿过活塞。即，连杆1是这样的部件：连接内燃机的活塞和曲轴，并具有把该曲轴的旋转驱动力传递给活塞的功能。

例如，如图7所示，这种连杆1是这样制造出来的：锻造成形预成形体PR，该预成形体PR是使盖体部7和主体部8作为同一个部件设置成一体的部件，然后，以设置在该预成形体PR上的凹口N、N为起点，使预成形体PR断成盖体部7与主体部8，接着，利用穿过螺栓孔9的螺栓，把盖体部7和主体部8连接起来(参照专利文献1～3)。

可是，在这样将预成形体PR分割成盖体部7和主体部8时，大端部4未必是以凹口N为起点断裂。即，有时从除凹口N以外的部位断裂。当发生这种情况时，由于在连杆1上还残留有凹口N，所以，在把这种连杆1安装在内燃机中进行使用时，存在着从凹口N断裂的危险。

因此，从除凹口N以外的部位发生了断裂的预成形体PR不能作为连杆1使用，因此存在降低了连杆1的制造合格率的不良情况。

因而，在专利文献4中，提出了这样的方案：通过使氢在凹口附近扩散，以使凹口附近产生氢脆化，由此使该凹口附近容易产生脆性破坏。

此外，在专利文献5中，提出了这样的方案：在分割预定部位上设置向外突出的凸起部，通过挤压该凸起部，来使上述分割预定部位的硬度比其它部位高，然后再从该分割预定部位进行断裂。

专利文献1：日本专利公报特开昭61-21414号

专利文献2：日本专利公报特公平3-18053号

专利文献3：日本专利公报特开昭64-64729号

专利文献4：日本专利公报特开平11-108039号

专利文献5：日本专利公报特开平6-99318号

可是，在记载于专利文献4的技术中，难以避免这样的情况：氢不仅进入凹口，而且还进入其它部位。因而，连杆除了断裂部位以外，其它部位也脆化了，从而存在该连杆的机械强度降低的危险。

此外，在记载于专利文献5的技术中，需要进行设置凸起部的工序，和挤压该凸起部的工序，不但工序繁杂，而且还会降低连杆的生产效率。

还有，预成形体的壁厚一般都很厚，因而，即便设置了凹口，要将大端部分割开来也需要很大的断裂载荷。因此，断裂装置本身也变得大型化，需要高额的设备投资。

为了消除这种不良情况，曾考虑增大凹口的深度。可是，在这种情况下，由于主体部与盖体部的抵接面积变小，因此会导致主体部与盖体部的连接强度减小的不利结果。

发明内容

本发明总的目的是提供一种盖体部与主体部的抵接面积大的连杆。

本发明的主要目的是提供一种能充分确保主体部与盖体部的连接强度的连杆。

本发明的另一个目的是提供一种能获得以上所述的连杆的连杆制造方法。

根据本发明的一个实施方式，提供了一种连杆，其包括：设有第一通孔的大端部；设有直径比上述第一通孔小的第二通孔的小端部；以及把上述大端部和上述小端部相互连接起来的较长的轴部；

上述大端部以凹口为起点被分割开，并且分割后的上述大端部之间彼此连接，所述凹口的深度是0.5～0.8mm，开口宽度是0.15～0.20mm；

在上述大端部的凹口处形成有马氏体组织。

在本发明中，在凹口处形成有马氏体组织。大端部通过使该马氏体组织产生脆性破坏而可以容易地断裂。

该连杆优选的是：在没有形成马氏体组织的部位上的含碳量的重量比为0.1％以上，而且，马氏体组织的碳素体的洛氏硬度(HRC)在30以上。通过具有这样的结构，能可靠地从马氏体组织产生脆性破坏。

此外，根据本发明的另一个实施方式，提供了一种连杆的制造方法，该连杆的制造方法包括下列工序：

制造在同一个部件中一体地具有下列各部分的预成形体的工序：设有第一通孔的大端部；设有直径比上述第一通孔小的第二通孔的小端部；以及把上述大端部和上述小端部相互连接起来的较长的轴部；

在上述大端部上的分割预定部位形成深度是0.5～0.8mm、开口宽度是0.15～0.20mm的凹口(N)之后，使上述凹口(N)的底部相变为马氏体组织的工序；

对形成有马氏体组织的上述分割预定部位施加断裂载荷，以使上述大端部从该分割预定部位断裂的工序；以及

把断裂后的上述大端部之间彼此连接起来的工序。

马氏体组织一般硬度都很高，因而韧性较差。因此，很容易引起脆性破坏。因此，就能以马氏体组织为起点容易地使大端部断裂。此外，由于除马氏体组织以外的部位不会引起脆性破坏，因而能够可靠地从预定的分割预定部位断裂。

而且，由于大端部容易断裂，所以能减小断裂载荷。因而能减小断裂装置，结果，能够减少设备投资。

还有，由于仅使分割预定部位相变为马氏体组织，因此能避免预成形体进而能避免整个连杆显示出脆性。

这样，在本发明中，在断裂预定部位上形成马氏体组织，然后使该马氏体组织产生脆性破坏，从而使大端部被分割。因此，由于能减小施加的断裂载荷，因而能使断裂装置小型化，结果，可使设备投资减少。

此外，由于除了马氏体组织以外的部位不会引起脆性破坏，因而能可靠地从预定的分割预定部位进行断裂。

除此之外，不需要进行在设置凸起部之后再挤压该凸起部的烦杂的作业，所以不会降低连杆的生产效率。

还有，由于不需要特别在分割预定部位上设置凹口，因而工序数减少，所以提高了连杆的生产效率，同时，由于不需要凹口形成装置，因此有利于降低成本。

另外，也可以在分割预定部位上预先设置凹口。在这种情况下，只要使凹口的底部相变为马氏体组织即可。在这样设置凹口的情况下，不会从除凹口以外的部位产生断裂，也不会在作为最后的成品的连杆上留下凹口。即，能够获得没有留下凹口的连杆，所以，能显著提高连杆的制造合格率。

作为只使分割预定部位产生马氏体相变的方法，例如可以列举出对分割预定部位照射激光或者等离子体的极其简便的方法。

此外，优选的是由含碳量的重量比在0.1％以上的钢材来制造预成形体。在这种情况下，所获得的马氏体组织的洛氏硬度(HRC)将表现出30以上的比较高的硬度。由于这种高硬度的部位很容易产生脆性破坏，因而更加容易使大端部断裂。

本发明还提供了一种连杆，该连杆包括：设有第一通孔的大端部；设有直径比上述第一通孔小的第二通孔的小端部；以及把上述大端部和上述小端部相互连接起来的较长的轴部；

上述大端部以凹陷部为起点被分割开，并且分割后的上述大端部之间彼此连接，该凹陷部的深度为100～200μm；

在上述大端部的凹陷部形成有马氏体组织。

本发明还提供了一种制造连杆的方法，其包括下列工序：

制造在同一个部件中一体地具有下列各部分的预成形体(PR)的工序：设有第一通孔的大端部；设有直径比上述第一通孔小的第二通孔的小端部；以及把上述大端部和上述小端部相互连接起来的较长的轴部；

通过对上述大端部上的分割预定部位照射激光或等离子体，形成深度为100～200μm的凹陷部(22)之后，使上述凹陷部的附近相变为马氏体组织的工序；

把断裂后的上述大端部之间连接起来的工序。

附图说明

图1是本实施方式的连杆的整体示意正视图。

图2是把设置在图1中的连杆上的凹口附近进行放大的主要部分放大剖面图。

图3A～图3E是表示图1中的连杆的制造过程的流程图。

图4是把设有底部弯曲的凹口的部位进行放大的主要部分放大剖面图。

图5是把另一实施方式的断裂预定部位进行放大的主要部分放大剖面图。

图6是现有技术中的连杆的整体示意立体图。

图7是断裂之前的预成形体的整体示意立体图。

具体实施方式

下面，参照附图列举本发明的连杆及其制造方法的优选实施方式进行详细说明。另外，对于与图6和图7中所示的构成元件相同的构成元件都标以相同的参照标号，并省略其详细说明。

图1是本实施方式的连杆10的整体示意正视图。该连杆10包括：设有第一通孔2的大端部4；设有直径比该第一通孔2小的第二通孔3的小端部5；以及把上述大端部4和小端部5连接起来的轴部6。

在这种情况下，连杆10由含碳量的重量比在0.1％以上的钢材、例如铬钼钢制成。

而且，第一通孔2在其大致中央附近，沿着与该连杆10的长度方向(图1中的X方向)垂直的方向(Y方向)断裂，由此，连杆10被分割成盖体部7和主体部8。从图1中可以了解，在这种连杆10上，大端部4也是以凹口N、N为起点进行分割的。

当然，盖体部7和主体部8通过***在孔9、9中的螺栓12、12相互连接。

这里，图2表示放大后的凹口N附近的状态。此时，凹口N的深度D大约是0.5～0.8mm，开口宽度W大约是0.15～0.20mm。大端部4从该凹口N的底部的大致中央断裂。

此外，如图2所示，在凹口N的底部附近，存在形成了马氏体组织的部位(下面，称该部位为马氏体部位，并用参照标号20来表示)。该马氏体部位20的硬度高于没有形成马氏体组织的其他部位的硬度。

通常，硬度与韧性之间具有反比例关系，若其中任一方升高，则另一方会降低。因此，马氏体部位20的韧性要比其它部位低，因而在该马氏体部位20上比较容易产生脆性破坏。

即，在本实施方式中，把容易产生脆性破坏的马氏体部位20设置在凹口N的底部附近。如下文所述，大端部4通过从该马氏体部位20产生脆性破坏而断裂。

马氏体部位20的HRC(洛氏硬度)优选在30以上。如果不到30，则由于韧性大而难以产生脆性破坏。更加优选的是HRC在40以上。另外，除马氏体部位20以外的部位上的HRC位在25以下的程度即可，但对此并没有特别的限制。

这样，本实施方式中的连杆10上的大端部4，就能通过以凹口N的底部为起点进行断裂，从而以该凹口N为界沿着图1中的Y方向进行断裂。即，断裂不会在除凹口N、N以外的部位发生。

此外，凹口N的深度D不足1mm，而且开口宽度W较小，为0.5mm左右。因此，盖体部7与主体部8的抵接面积很大，能确保上述盖体部7与主体部8的连接强度。

该连杆10可以按照下列方式制造。

首先，如图3A所示，对工件进行锻造成形，来制成预成形体PR，其中上述工件优选的是由含碳量的重量比在0.1％以上、而且HRC小于25的铬钼钢制成。

接着，如图3B所示，在设置于该预成形体PR的大端部4上的第一通孔2的大致中央部附近，设置凹口N、N。

接着，在该凹口N、N的底部附近形成马氏体组织。即，在有选择地对预成形体PR上的凹口N、N的底部附近进行加热后，使其急冷，使该凹口N、N的底部附近的奥氏体组织相变为马氏体组织。

作为有选择地对凹口N、N的底部附近进行加热的方法，并没有特别的限制，但可以如图3C中的例子所示的那样，采用集中照射激光的方法。另外，激光的照射深度要根据预成形体PR的厚度来设定，但一般深度在0.12mm左右就足够了。此外，也可以照射等离子体以代替激光。

在通过照射激光或者等离子体而使得凹口N、N的底部附近形成高温之后，停止照射，并放置在大气中自然冷却。随着这种自然冷却产生了马氏体相变，结果，就形成了马氏体部位20(参照图2)。在预成形体PR的材质为含碳量的重量比在0.1％以上的钢材时，马氏体部位20的HRC为30以上。

接下来，不对预成形体PR进行回火就直接对其进行图3D所示的断裂加工。这是因为：在进行了回火的情况下，马氏体部位20的韧性将会提高，因而难以产生脆性破坏。

在进行断裂加工时，当施加载荷时，马氏体部位20便产生脆性破坏。即，在马氏体部位20产生以凹口N、N为起点的裂纹。这种裂纹会连续传播，最后，大端部4被分割开，从而形成了盖体部7和主体部8(参照图2)。

这样，由于马氏体部位20产生脆性破坏，因此，与现有技术相比，能够减小为了使裂纹产生和传播而施加的断裂载荷。即，能使断裂装置小型化，结果，能够减少设备投资。

最后，如图3E所示，用螺栓12、12把盖体部7与主体部8连接起来，从而获得连杆10。

这样，根据本实施方式，通过在作为断裂部位的起点的凹口N、N的底部附近进行设置马氏体部位20的简便的作业，就能只在该底部附近产生脆性破坏。即，由于不在其它部位上产生导致脆性破坏的组织，所以能够使凹口N、N可靠地成为断裂的起点，从而能够容易地使大端部4断裂。因此，由于大端部4不会从除凹口N、N以外的部位断裂，在制成的连杆10上也不会残留凹口N、N，因而不会降低连杆10的制造合格率。

而且，如上所述，凹口N的深度D不足1mm、而且开口宽度W为0.5mm左右即可。因此，能避免断裂后盖体部7与主体部8的抵接面积减小，因而不会降低盖体部7与主体部8的连接强度。

另外，在上述实施方式中，以铬钼钢作为连杆10的材质进行了例示，但是所述材质并不特别限定于此，例如，也可以是镍铬钼钢。

此外，凹口N的底部也并不需要一定是锐角，如图4所示，也可以使其弯曲。

还有，也并不是一定要设置凹口N。即，也可以如图5所示的那样，通过与上述相同地对分割预定部位照射激光或者等离子体来设置马氏体部位20，然后，使该马氏体部位20产生脆性破坏，以使裂纹产生，并让裂纹传播开来。

在这种情况下，通过所述激光或者等离子体，在激光或者等离子体所照射的部位上进行若干刻蚀，以形成深度在100～200μm左右的凹陷部22。在把预成形体PR断裂分割成盖体部7和主体部8时，裂纹以该凹陷部22作为断裂起点进行传播，从而能很容易地进行断裂。

即，在这种情况下，由于不需要使用凹口形成装置来设置凹口N，因而能减少工序数，并且能减小设备投资。结果，在提高了连杆10的生产效率的同时，还有利于降低制造成本。

Claims

1. 一种连杆(10)，其特征在于，

上述连杆(10)包括：设有第一通孔(2)的大端部(4)；设有直径比上述第一通孔(2)小的第二通孔(3)的小端部(5)；以及把上述大端部(4)和上述小端部(5)相互连接起来的较长的轴部(6)；

上述大端部(4)以凹口(N)为起点被分割开，并且分割后的上述大端部(4)之间彼此连接，所述凹口(N)的深度是0.5～0.8mm，开口宽度是0.15～0.20mm；

在上述大端部(4)的凹口(N)处形成有马氏体组织。

2. 如权利要求1所述的连杆(10)，其特征在于，

没有形成马氏体组织的部位的含碳量的重量比在0.1％以上，而且马氏体组织的碳素体的洛氏硬度在30以上。

3. 如权利要求2所述的连杆(10)，其特征在于，

连杆(10)由铬钼钢或者镍铬钼钢制成。

4. 一种连杆(10)的制造方法，上述连杆(10)的制造方法包括下列工序：

制造在同一个部件中一体地具有下列各部分的预成形体(PR)的工序：设有第一通孔(2)的大端部(4)；设有直径比上述第一通孔(2)小的第二通孔(3)的小端部(5)；以及把上述大端部(4)和上述小端部(5)相互连接起来的较长的轴部(6)；

在上述大端部(4)上的分割预定部位形成深度是0.5～0.8mm、开口宽度是0.15～0.20mm的凹口(N)之后，使上述凹口(N)的底部相变为马氏体组织的工序；

对形成有马氏体组织的上述分割预定部位施加断裂载荷，以使上述大端部(4)从该分割预定部位断裂的工序；以及

把断裂后的上述大端部(4)之间连接起来的工序。

5. 如权利要求4所述的连杆(10)的制造方法，其特征在于，

通过对上述分割预定部位照射激光或者等离子体来形成马氏体组织。

6. 如权利要求4或5所述的连杆(10)的制造方法，其特征在于，

用含碳量的重量比在0.1％以上的钢材来制造上述预成形体(PR)，而且使马氏体组织的碳素体的洛氏硬度在30以上。

7. 如权利要求6所述的连杆(10)的制造方法，其特征在于，

使用由铬钼钢或者镍铬钼钢制成的预成形体(PR)。

8. 一种连杆(10)，其特征在于，

上述大端部(4)以凹陷部(22)为起点被分割开，并且分割后的上述大端部(4)之间彼此连接，该凹陷部(22)的深度为100～200μm；

在上述大端部(4)的凹陷部(22)形成有马氏体组织。

9. 如权利要求8所述的连杆(10)，其特征在于，

10. 如权利要求9所述的连杆(10)，其特征在于，

连杆(10)由铬钼钢或者镍铬钼钢制成。

11. 一种连杆(10)的制造方法，上述连杆(10)的制造方法包括下列工序：

通过对上述大端部(4)上的分割预定部位照射激光或者等离子体，形成深度为100～200μm的凹陷部(22)之后，使上述凹陷部(22)的附近相变为马氏体组织的工序；

把断裂后的上述大端部(4)之间连接起来的工序。

12. 如权利要求11所述的连杆(10)的制造方法，其特征在于，

13. 如权利要求12所述的连杆(10)的制造方法，其特征在于，

使用由铬钼钢或者镍铬钼钢制成的预成形体(PR)。