CN109351898A - 钛合金连杆的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了钛合金连杆的制作方法，包括以下步骤：下料；采用TC4棒料热锻制造毛坯；预锻；锻造温度为1050℃，采用辊锻机将毛坯依次经过墩粗、拉长、再墩粗及粗锻成型，使毛坯的流线与连杆需要的批件一致，成型后温度为950℃；精锻；利用粗锻后的锻后余温900℃将粗锻后的毛坯放入精锻模具完成精锻；切边；将精锻后的精锻坯放入切边模具进行冲压切边；校正；切边后的锻坯放入平板校直模具冲压成型，对连杆大小头进行校正，完成锻坯成型过程，校正后温度约700℃；热处理；在750℃‑800℃温度下，保温0.5小时至4小时水冷淬火完成。本发明通过预锻、精锻、校正和热处理步骤中的温度控制，使得钛合金连杆取得的最终机械性与发动机其它零件进行合理有效的匹配。

Description

钛合金连杆的制作方法

技术领域

本发明属于钛合金连杆加工技术领域，具体涉及钛合金连杆的制作方法。

背景技术

钛合金具有高强度，低密度，低弹性模量，极好的抗疲劳性和耐腐蚀性。钛材料不会发生断裂，不会生锈，在任何大气环境下都不会腐蚀。钛合金是如此抗拒腐蚀，甚至不需要任何喷漆处理。

钛合金密度为4.5g/cm3，是钢密度的57％，强度与钢相当，替换钢材减重 43％。美军CH53型重型运输直升机采用钛合金640kg(约结构质量的10％)，代替1.02t钢材，减重380kg。钛合金还是比强度最高的金属材料，等强度替换铝合金减重20-30％。而且可以减小高速运动部件的运动惯量。意大利的法拉利 2003En20型超级汽车V12发动机采用钛合金连杆后，机动性能增强助推速度 3.9s内可达62km/h。钛合金屈强比为0.68-0.96，碳素钢为0.6-0.65，合金结构钢为0.65-0.86，屈强比高提高可靠性。钛合金与钢相比，具有较低的剪切模量。大众2001LupoFSI型汽车采用TimetalLCB制造的钛合金弹簧，与钢制弹簧比，质量减少60％，体积缩小25％，而且更加安全可靠，寿命长。钛合金的高低温力学性能优越，在-253-550℃温度范围，具有较高的强韧性。

而钢具有低温脆性，在低温环境下塑性、韧性、延伸率降低，易发生脆性断裂。钛合金最重要的特性是耐腐蚀好，钛合金线性膨胀系数小，纯钛为8.2 ×10-6/K，约为碳钢的2/3，不锈钢的1/2。

以往，人们通常认为钛合金是稀有金属，其储量少，其产量无法满足需求，其实钛合金储量完全能够满足工业中大规模应用，钛在地壳中的含量为0.61％，比铜、镍、锡、铅、锌等一般有色金属总和还多十几倍，蕴藏量是铜的十倍，而且在全世界中国的钛储量居世界第一，

人们普遍认为钛合金价钱很贵，随着钛合金的飞速发展，海绵钛价格的降低，钛合金的价钱已有大幅度的下降，2007年海绵钛的价格为9.5万/吨，到 2014年即最近的价格报价为5万/吨左右。未来几年随着电解法制备海绵钛将实现工业化，海绵钛的价格会降低到3万/吨左右。

近年来,钛合金因其高的屈强比和耐蚀性,成为内燃机车用零部件材料的一种新选择。

钛合金已经在航空、汽车和化工领域有应用。钛合金活塞销具有重量轻、耐腐蚀性优良和抗疲劳等优点。

随着汽车制造行业的快速发展，内燃机车的轻量化设计要求，钛合金活塞连杆组替代钢制活塞连杆组成为发展需求。

现在轨道交通上内燃机车用钢活塞连杆组主要包括活塞顶、活塞环、活塞销、连杆、连杆螺栓。现有技术中的钛合金连杆因为制作方法的原因，往往无法使得钛合金连杆的最终机械性与发动机其它零件进行合理有效的匹配。

为了解决以上问题我方研发出了一种钛合金连杆的制作方法。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种钛合金连杆的制作方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

钛合金连杆的制作方法，包括以下步骤：

S1下料；采用TC4棒料热锻制造毛坯；

S2预锻；锻造温度为1050℃，采用辊锻机将毛坯依次经过墩粗、拉长、再墩粗及粗锻成型，使毛坯的流线与连杆需要的批件一致，成型后温度为950℃；

S3精锻；利用粗锻后的锻后余温900℃将粗锻后的毛坯放入精锻模具完成精锻；

S4切边；将精锻后的精锻坯放入切边模具进行冲压切边；

S5校正；切边后的锻坯放入平板校直模具冲压成型，对连杆大小头进行校正，完成锻坯成型过程，校正后温度约700℃；

S6热处理；在750℃-800℃温度下，保温0.5小时至4小时水冷淬火完成。

本发明的有益效果在于：

本发明的钛合金连杆的制作方法：

1、通过本发明中钛合金连杆的制作方法得到的钛合金连杆，σb/MPa≥996、断面收缩率：ψ(％)≥25、伸长率δ(％)≥10、硬度HRC30左右；且通过在本发明专利中预锻、精锻、校正和热处理步骤中的温度控制，使得钛合金连杆取得的最终机械性与发动机其它零件进行合理有效的匹配。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明：

实施例1，钛合金连杆的制作方法，包括以下步骤：

S1下料；采用TC4棒料热锻制造毛坯；

S2预锻；锻造温度为1050℃，采用辊锻机将毛坯依次经过墩粗、拉长、再墩粗及粗锻成型，使毛坯的流线与连杆需要的批件一致，成型后温度为950℃；

S3精锻；利用粗锻后的锻后余温900℃将粗锻后的毛坯放入精锻模具完成精锻；

S4切边；将精锻后的精锻坯放入切边模具进行冲压切边；

S5校正；切边后的锻坯放入平板校直模具冲压成型，对连杆大小头进行校正，完成锻坯成型过程，校正后温度约700℃；

S6热处理；在750℃-800℃温度下，保温0.5小时至4小时水冷淬火完成。

本发明钛合金连杆制作完成后达到指标：σb/MPa≥996、断面收缩率：ψ(％) ≥25、伸长率δ(％)≥10、硬度HRC30左右；

在理论上TC4钛合金材料经过850℃、保温30分钟然后水冷淬火后，可以达到最好的综合进行性能。但是由于连杆在发动机中其强度和综合机械性能需要与发动机其它零件匹配，故具体热处理后的连杆机械性能需要与其它配偶件的机械性能向匹配。而TC4钛合金连杆的最终机械性能由热处理后的α及β相组织决定，相转变温度为980-990℃，故根据连杆综合机械性能的需要，在热处理上需要根据需要对温度做适当调整，如果无特殊要求，可以采用750℃-800℃保温0.5小时—4小时得到。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。

Claims (1)

1.钛合金连杆的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1下料；采用TC4棒料热锻制造毛坯；

S2预锻；锻造温度为1050℃，采用辊锻机将毛坯依次经过墩粗、拉长、再墩粗及粗锻成型，使毛坯的流线与连杆需要的批件一致，成型后温度为950℃；

S3精锻；利用粗锻后的锻后余温900℃将粗锻后的毛坯放入精锻模具完成精锻；

S4切边；将精锻后的精锻坯放入切边模具进行冲压切边；

S5校正；切边后的锻坯放入平板校直模具冲压成型，对连杆大小头进行校正，完成锻坯成型过程，校正后温度约700℃；

S6热处理；在750℃-800℃温度下，保温0.5小时至4小时水冷淬火完成。