第三章_EA888发动机连杆胀断工艺存在的问题和改进措施[1]

第三章 EA888发动机连杆胀断工艺存在的问题

3.1 锻造前存在的问题

3.1.1 锻造加热温度的确定

锻造温度范围是指合理的始锻温度与合理的终锻温度之间的一段温度区间，确定锻造温度范围是热锻工艺设计的主要内容。合理确定锻造温度范围的意义在于：1）保证锻件获得良好的内部组织和机械性能，也就是使钢在变形时具有良好的塑性，不产生加工硬化及残余应力；锻后获得细小、均匀的晶粒组织。2）减少变形力。3）缩短生产周期，提高生产效率。4）节省能源，降低劳动强度。EA888采用了世界上最新的易切削非调质钢36MnVS4含硫、含钒量较高材料，这种材料是目前最先进的用于胀断连杆的材料，在国内，白城中一尚属首例。为此，我们在白城中一精锻股份有限公司做了大量的工艺实验，由于加热温度的确定和锻后冷却控制是相关联的，二者结合在一起即决定了连杆的内部质量。

3.1.2 锻造加热温度不稳定

锻造加热温度的范围一般在30℃左右，温度过高或过低都会直接影响连杆的内在组织和机械性能，导致锻件不合格。所以加热温度的控制在锻造过程中尤为重要。产生加热温度不稳定的原因有：

1．部分国产加热炉未安装自动上料装置，采用人工摆料的方式，这种摆料方式有时会出现间断、不连续现象，导致坯料加热温度不稳定，忽高忽低。

2．新旧料混在一起加热。坯料加热过程中，部分未达到温度要求的坯料需要进行重新加热再使用，如果加热过的坯料与未加热过的坯料混在一起加热，也会导致加热温度不稳定。

3.1.3 辊坯质量不合格

存在辊坯大头抓伤、辊坯拉伤，辊坯有飞刺、折叠等缺陷。辊坯大头抓伤的形成原因：在辊锻过程中，送料钳爪长期接触高温坯料，会粘结坯料外层的氧化皮，氧化皮粘结在钳爪上形成很硬的积瘤，再接触坯料时，积瘤就会划伤坯料表面，形成抓痕，经过模锻，这种抓痕就会在锻件上形成折叠缺陷。

辊坯拉伤的形成原因：在辊锻过程中，辊锻模长时间接触高温坯料，也会粘

图3-1 折纹形成示意图

结坯料外层脱落的氧化皮，氧化皮粘结在辊锻模具型腔中，会形成很硬的积瘤，积瘤就会划伤坯料表面，在辊坯上形成拉伤。

辊坯飞刺、折叠的形成原因：1）辊锻模设计不合理，辊锻模各道次型腔不匹配，辊锻后在辊坯上就很容易形成飞刺。2）辊锻机机械手翻转不到位移动量不稳，这种情况下，坯料无法达到完全在辊锻模型腔中辊锻成形，辊坯就会出现飞刺、折叠等缺陷。

3.2 锻造中存在的问题

3.2.1 折纹返工率高

折纹是锻造过程中最常见的缺陷之一，其中，连杆的工字梁结构是最易产生折叠的，折纹产生的原因是，由于靠近接触面ab 附近的金属沿着水平方向较大量地外流，同时带着ac 和bd 附近的金属一起外流，使已氧化过的表面金属汇合一起而形成的，如图5所示。这里包含着折叠产生和三个条件；一是靠近接触面ab 附近的金属要有流动；二是必须沿水平方向外流；三是由中间部分排出的金属量较大。当L/T 较大，筋与腹板的圆角半径过小，润滑剂过多或变形太快时，较易产生这种缺陷。

EA888连杆属于高筋低腹板的工字梁结构，筋部与腹板厚度差大，筋部厚14mm ，腹板2.5mm ，而且筋部和腹板过渡处圆角也比较小，仅为R3。所以，锻打过程中产生折纹的几率比其它连杆更高。白城中一刚开始生产此产品时，折纹返工率一直居高不下，有时甚至达到100%，而且折纹严重，筋部和腹板过渡处上下共四面，几乎均有折纹。

3.2.2 超重废品多

由于此产品大头孔是整体直冲，冲孔力较大，加之加热温度又高，导致大头前端变形量较大，即同一支连杆大头前端的尺寸要低于大头其它位置及小头。而本产品的加工余量又很小，毛坯大小头厚度尺寸为25.6+0.70，粗加工后尺寸为25.3，所以，必须保证锻件最薄处满足尺寸要求。如果要保证大头前端尺寸合格，大多数锻件大头其它位置及筋部尺寸就达到了公差上限，部分锻件的尺寸就出现超差现象。实际生产过程中，为了兼顾这两个尺寸，只能人为地缩小尺寸控制范围，即缩小了锻件重量控制范围。由于设备能力有限，无法保证，也就导致了超重废品的增加。

3.2.3 锻件错差大

锤上模锻用的锻模是由带有燕尾的上模和下模两部分组成。下模用紧固楔铁固定在模垫上，上模通过楔铁紧固在锤头上，与锤头一起作上下往复运动。上下模间的空腔即为模膛。由于在锻打过程中，模具受到的冲击力很大，楔铁很容易松动，楔铁松动后，上、下模不能完全对正，就会出现错模现象，即锻件错差大。

3.2.4 锻件充不满、氧化坑、标记不清

EA888锻件产生充不满、氧化坑、标记不清的主要原因是：1）石墨润滑剂受吹风影响没喷到位，氧化皮残留在模具型腔中，导致这些部位未充满或存在氧化坑缺陷。2）石墨润滑剂在喷洒时，雾化质量不好，石墨粘结物堆积在模具型腔中，也会导致锻件充不满和氧化坑。3）EA888锻件标记的加工方法为，用气焊将要求打标记的部位加热，然后人工用字头锤打上去。这种打标记方法的缺点是，模具型腔上打标记的部位，经过气焊加热后，局部可能出现退火现象，此部位在锻打过程中较其他部位磨损快，磨损后就会有标记不清现象出现。另外，打标记部位较其他部位更容易粘结石墨、氧化皮等杂物，也会导致标记不清。

3.2.5 残留飞边不均匀，切边毛刺大、切边拉伤

E888连杆残留飞边的去除是采用切边冲孔复合模，切边凸模先用线切割割出外形，再用电极电打成与锻件完全一致的的形状，切边凹模沿着外形方向堆焊出刃口。切边的过程是由上、下凸模将锻件压紧、固定后，由切边凹模将残留飞边切除。切边过程中锻件的温度大约在1000℃左右，长时间接触高温锻件，切边凸

模和切边凹模都会因热疲劳而磨损。切边凸模磨损后会导致锻件定位不稳，也就会出现切边不均现象。切边凹模磨损后，刃口钝化，会导致锻件切边毛刺大。切边凹模磨损严重时，刃口的有些部位会出现掉渣，切边后的锻件飞边会出现沟槽，即切边拉伤。

3.2.6 大头孔冲孔后有毛刺

EA888连杆大头孔属直孔设计，这种结构在冲孔时不仅要将连皮冲除，连皮周围的金属也要一并冲除。所需的冲孔力大，冲头磨损快，冲头磨损后就会产生冲孔毛刺。生产过程中需为此增加一道去除毛刺的工序，阻碍生产进度，增加生产成本。

3.2.7 连杆杆部弯曲

EA888连杆发生弯曲的主要原因是：EA888连杆大头孔是直孔设计，需要冲除的金属较多，即所需的冲孔力大，冲头磨损快，冲头磨损后刃口变钝，冲孔力更大，在冲孔力的作用下，连杆会发生变形，也就是杆部弯曲。

3.3 锻造后存在的问题

锻造后存在的主要问题就是锻后冷却速度的确定，以达到连杆金相组织和机械性能等方面的要求。