CN106670375A - 汽油机连杆的锻造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明申请属于机械锻造技术领域，具体公开了一种汽油机连杆的锻造方法，包括以下步骤：（1）配料：按质量份数比取铁900‑980份，锰4‑6份，镍8‑12份，铝20‑30份，钛5‑7份，碳化硅3‑4份，钛酸钡2‑3份，滑石粉1‑2份，钠水玻璃1‑2份，硬脂酸锌1‑2份，稀土硅铁70‑85份；（2）混合、研磨：将铁、锰、镍、铝、钛、碳化硅、钛酸钡以及稀土硅铁进行混合得到混合物1，对混合物1进行研磨，研磨至50‑80 nm，得到混合物2；（3）压制；（4）重新加热熔化；（5）压坯；（6）烧结；（7）冷却；（8）锻造；（9）热处理；（10）表面喷丸强化处理。本发明专利申请制作的连杆，有效减少粉末锻造的连杆的孔隙，具有较高的强度和抗疲劳性能，又要求具有足够的钢性和韧性。

Description

汽油机连杆的锻造方法
技术领域
本发明属于机械锻造技术领域，尤其涉及一种汽油机连杆的锻造方法。
背景技术
连杆是汽车发动机中的重要零件，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，连杆在一个复杂的应力状态下工作，它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能，又要求具有足够的钢性和韧性。
连杆是汽车发动机中承受应力最大的零件，欧美日本等国家先后在汽车中使用粉末锻造连杆，其工艺简单，并且机械性能较好，颇受人们关注。所谓粉末锻造法，就是把原料粉末根据规定的形状压缩成形后进行加热，通过烧结后以提高其材质密度，之后再经锻造，实现可与普通热锻相匹敌的较高强度的一种制造方法。与其他的制造法相比，利用粉末锻造法生产制造的最终产品不仅成形好，而且生产性也较强，同时材料成品率也很高，所以该制造法多用于汽车专用连杆的生产制造工程。
由于粉末锻造产品的物理性强度取决于材料本身的密度，也就是说，如果粉末锻造产品材料中的孔隙，如气孔或缝隙减少得越多，其产品的强度和韧性就会越高。虽然粉末锻造的连杆制取密度较接近材料理论密度，但是实际生产的产品中存在一定的孔隙，导致生产出来的连杆没有很高的强度和韧性。
发明内容
本发明的目的在提供一种汽油机连杆的锻造方法，减少粉末锻造的连杆的孔隙，提高产品的强度和韧性。
为了达到上述目的，本发明的基础方案为：汽油机连杆的锻造方法，包括以下步骤：
(1)配料：按质量份数比取铁900-980份，锰4-6份，镍8-12份，铝20-30份，钛5-7份，碳化硅3-4份，钛酸钡2-3份，滑石粉1-2份，钠水玻璃1-2份，硬脂酸锌1-2份，稀土硅铁70-85份；
(2)混合、研磨：将铁、锰、镍、铝、钛、碳化硅、钛酸钡以及稀土硅铁进行混合得到混合物1，对混合物1进行研磨，研磨至50-80nm，得到混合物2；
(3)压制：往混合物2中添加步骤(1)中的硬脂酸锌、钠水玻璃和滑石粉，在4-5t/cm2的压力下压制得到混合物3；
(4)重新加热熔化：对混合物3进行整体加热，直至混合物3重新熔化得到熔融液体4；
(5)压坯：将熔融液体4在6-8t/cm2的压力下压坯得到固体混合物5；
(6)烧结：将固体混合物5在通有保护气氛的烧结炉中进行烧结处理；
(7)冷却：以20-24℃/min的降温速率冷却步骤(6)制备的毛坯至室温；
(8)锻造：将冷却后的毛坯送入压力机模具中进行锻造；
(9)热处理；
(10)表面喷丸强化处理。
本基础方案的有益效果在于：锻件孔隙形成的主要原因是，粒子间的不完全重叠和气孔的形成。粉末锻造的锻件是由粒子堆叠形成的,粒子在堆叠过程中,由于变形不充分,往往产生不完全重叠,从而形成孔隙。将各种原料研磨至纳米级别，材料的力学、热学、抗磨擦磨损和抗腐蚀等性能均能得到不同程度的提高，使用纳米级别的粉末锻造连杆可提高粒子之间的结合强度，较低的孔隙率。
将混合物3压制，然后重新熔化加热，其目的是消除压制工序产生的孔隙。重新熔化加热让混合物3中最容易熔化的成分熔化，产生的液相有助于扩散过程中的强化和成分的渗透，使得后续压坯步骤得到的混合物5有一定的收缩。重新熔化加热的结果使混合物5中的粒子由原来堆叠的层状组织变为致密和较为均匀的组织，孔隙大幅度较少。而在原料中加入稀土硅铁，可以进一步降低锻件的孔隙率。这是由于稀土是表面活性元素，它可以降低熔融液体的表面张力，提高熔化粒子的流动性，也提高了粒子间的相互润湿，降低了熔融液体的热膨胀系数，减少内应力，从而起到降低孔隙率提高致密度的效果。与传统的粉末锻造相比，采用本技术方案锻造的连杆，孔隙率降低60％以上，极大地提高了连杆的强度和韧性。
进一步的，步骤(2)的混合为：利用混合机将铁、锰、镍、铝、钛、碳化硅、钛酸钡以及稀土硅铁混合20-30min至均匀。将上述原料放入混合机混合20-30min，各种原料能混合得较为均匀，由此锻造出的连杆品质较佳。
进一步的，所述硬脂酸锌、滑石粉的粒径为600目。步骤(3)加入的硬脂酸锌、滑石粉粒径不宜过大，600目较为适宜，能较好地与混合物2进行混合，发挥作用。
进一步的，步骤(9)的热处理过程为：在惰性气体中加热至淬火温度850-890℃时，立即在油中淬火，后进行530-560℃回火。该热处理工艺通过改变材料表面和内部的金相组织结构，有效地改善连杆的性能。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
下面以实施例1为例详细描述汽油机连杆的锻造方法，其他实施例和对比例在表1中体现，未示出的部分与实施例1相同。
实施例1
汽油机连杆的锻造方法，所述方法包括以下步骤：
(1)配料：按质量份数比取铁900份，锰4份，镍8份，铝20份，钛5份，碳化硅3份，钛酸钡2份，滑石粉1份，钠水玻璃1份，硬脂酸锌1份，稀土硅铁70份；
(2)混合、研磨：将铁、锰、镍、铝、钛、碳化硅、钛酸钡以及稀土硅铁进行混合得到混合物1，对混合物1进行研磨，研磨至50nm，得到混合物2；
(3)压制：往混合物2中添加步骤(1)中的硬脂酸锌、钠水玻璃和滑石粉，在1t/cm2的压力下压制得到混合物3；
(4)重新加热熔化：对混合物3进行整体加热，直至混合物3重新熔化得到熔融液体4；
(5)压坯：将熔融液体4在6t/cm2的压力下压坯得到固体混合物5；
(6)烧结：将固体混合物5在通有保护气氛的烧结炉中进行烧结处理；
(7)冷却：以20-24℃/min的降温速率冷却步骤(6)制备的毛坯至室温；
(8)锻造：将冷却后的毛坯送入压力机模具中进行锻造；
(9)热处理；
(10)表面喷丸强化处理。
表1
分别检测实施例1至对比例3中制成的连杆的各种指标、参数，得出的结果如表2所示：
表2
孔隙率数据的得出以市场上销售的连杆为基准。
结论：
1、从实施例1与对比例1的对比可以看出，在配料在加入稀土硅铁，制得的连杆孔隙率大大降低，连杆在疲劳极限、脆性断面、断面收缩率、抗疲劳强度、冲击韧性以及延伸率等性能上均大大提高。
2、根据实施例1与对比例2的对比可以看出，将原料研磨至纳米级别有利于降低连杆孔隙率，且连杆在疲劳极限、脆性断面、断面收缩率、抗疲劳强度、冲击韧性以及延伸率等性能上均有提高。
3、实施例1与对比例2的对比可以看出，汽油机连杆的锻造方法中加入压制和重新加热熔化的步骤有利于降低连杆孔隙率，连杆在疲劳极限、脆性断面、断面收缩率、抗疲劳强度、冲击韧性以及延伸率等性能上均有提高。

Claims (4)

1.汽油机连杆的锻造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）配料：按质量份数比取铁900-980份，锰4-6份，镍8-12份，铝20-30份，钛5-7份，碳化硅3-4份，钛酸钡2-3份，滑石粉1-2份，钠水玻璃1-2份，硬脂酸锌1-2份，稀土硅铁70-85份；
（2）混合、研磨：将铁、锰、镍、铝、钛、碳化硅、钛酸钡以及稀土硅铁进行混合得到混合物1，对混合物1进行研磨，研磨至50-80 nm，得到混合物2；
（3）压制：往混合物2中添加步骤（1）中的硬脂酸锌、钠水玻璃和滑石粉，在4-5t/cm2的压力下压制得到混合物3；
（4）重新加热熔化：对混合物3进行整体加热，直至混合物3重新熔化得到熔融液体4；
（5）压坯：将熔融液体4在6-8 t/cm2的压力下压坯得到固体混合物5；
（6）烧结：将固体混合物5在通有保护气氛的烧结炉中进行烧结处理；
（7）冷却：以20-24℃/min的降温速率冷却步骤（6）制备的毛坯至室温；
（8）锻造：将冷却后的毛坯送入压力机模具中进行锻造；
（9）热处理；
（10）表面喷丸强化处理。
2.如权利要求1所述的汽油机连杆的锻造方法，其特征在于，步骤（2）的混合为：利用混合机将铁、锰、镍、铝、钛、碳化硅、钛酸钡以及稀土硅铁混合20-30min至均匀。
3.如权利要求1所述的汽油机连杆的锻造方法，其特征在于，所述硬脂酸锌、滑石粉的粒径为600目。
4.如权利要求1所述的汽油机连杆的锻造方法，其特征在于，步骤（9）的热处理过程为：在惰性气体中加热至淬火温度850-890℃时，立即在油中淬火，后进行530-560℃回火。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111390184A (zh) * 2020-04-26 2020-07-10 全椒康盛机电有限公司 一种高强度发动机连杆制备方法
CN113953764A (zh) * 2021-10-25 2022-01-21 无锡亿臻机械有限公司 高速织机用新型连杆组件制作方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1438346A (zh) * 2002-02-10 2003-08-27 江苏万里活塞轴瓦总厂 热精锻连杆铝合金配方
JP2007284769A (ja) * 2006-04-19 2007-11-01 Toyota Motor Corp コネクティングロッドの製造方法およびコネクティングロッド
WO2009088771A2 (en) * 2008-01-04 2009-07-16 Gkn Sinter Metals, Llc Prealloyed copper powder forged connecting rod
CN103084576A (zh) * 2013-01-22 2013-05-08 山东信义粉末冶金有限公司 一种密封表面的粉末冶金热锻连杆的生产方法
CN103894613A (zh) * 2012-12-28 2014-07-02 大连瓦特重机床有限公司 一种连杆的粉末锻造工艺
CN103921086A (zh) * 2014-05-12 2014-07-16 临沂市金立机械有限公司 小型汽油机连杆的锻造方法
CN104203459A (zh) * 2012-01-30 2014-12-10 麦加戴恩国际有限公司 连杆及其制造方法
CN105952773A (zh) * 2016-07-18 2016-09-21 安徽奥泰粉末冶金有限公司 一种粉末冶金汽车发动机连杆及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1438346A (zh) * 2002-02-10 2003-08-27 江苏万里活塞轴瓦总厂 热精锻连杆铝合金配方
JP2007284769A (ja) * 2006-04-19 2007-11-01 Toyota Motor Corp コネクティングロッドの製造方法およびコネクティングロッド
WO2009088771A2 (en) * 2008-01-04 2009-07-16 Gkn Sinter Metals, Llc Prealloyed copper powder forged connecting rod
CN101918162A (zh) * 2008-01-04 2010-12-15 Gkn烧结金属有限公司 预合金铜粉锻造的连接杆
CN104203459A (zh) * 2012-01-30 2014-12-10 麦加戴恩国际有限公司 连杆及其制造方法
CN103894613A (zh) * 2012-12-28 2014-07-02 大连瓦特重机床有限公司 一种连杆的粉末锻造工艺
CN103084576A (zh) * 2013-01-22 2013-05-08 山东信义粉末冶金有限公司 一种密封表面的粉末冶金热锻连杆的生产方法
CN103921086A (zh) * 2014-05-12 2014-07-16 临沂市金立机械有限公司 小型汽油机连杆的锻造方法
CN105952773A (zh) * 2016-07-18 2016-09-21 安徽奥泰粉末冶金有限公司 一种粉末冶金汽车发动机连杆及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
崔令江、郝滨海主编: "《材料成形技术基础》", 30 June 2003 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111390184A (zh) * 2020-04-26 2020-07-10 全椒康盛机电有限公司 一种高强度发动机连杆制备方法
CN113953764A (zh) * 2021-10-25 2022-01-21 无锡亿臻机械有限公司 高速织机用新型连杆组件制作方法
CN113953764B (zh) * 2021-10-25 2024-06-25 无锡亿臻机械有限公司 高速织机用连杆组件制作方法

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