胀断连杆

锻造作业条件的制定
• 中频感应加热的加热温度的确定 在开发胀断连杆过程中, 由于金相组织的要求,起初设计加热 温度与其它连杆的加热温度一样, 但是发现金相组织难以满 足要求, 如图9 所示。为此制定了不同温度, 其它条件不变的 试验, 如表2 所示, 试验结果显示, 锻造加热温度越低, 晶粒度 越细, 屈服、抗拉强度均低, 伸长率和断面收缩率均 低, 温度越高晶粒度越粗, 晶粒度 变粗, 屈服、抗拉强度均高, 伸长 率和断面收缩率均低, 同时也可 以发现, 温度低的情况下, 铁素体 含量也高, 综合各种数据, 将加热 温度确定为1230~ 1260 ����• • • • • • • • • ( 1) 材料为C70S6, 含C 量为0������ 7%, 含S 量 为0������ 065%。 ( 2) 性能要求如表1 所示。 ( 3) 金相组织要求: 铁素体+ 珠光体( 胀断截 面铁素体含量������ 10%) , 晶粒度5 级或更细( 胀断截面允许3 级) 。 ( 4) 加工特点: 由于采用胀断工艺加工, 因此 塑性不能过高, 当������ 值接近40%时, 在胀断时内孔 变形大, 且胀断部位容易掉渣, 使断截面存在缺口; 如果强度过高, 当������ b 接近1050 MPa 时, 切削性差; 当铁素体含量过高时( F ������ 10%) , 加工有毛刺, 易 造成疲劳失效, 并且成品安装时内孔不圆导致连杆 在发动机里工作时间隙不均匀, 影响发动机的寿命 ( 图1) [ 5] ; 由于胀断后盖和体为原配, 为了确保截 面的吻合, 胀断连杆不得存在内应力等。为了避免 这些情况的发生, 就必须制定合理的锻造工艺。
锻造工艺开发
• 模具设计 1 ������ 终锻型腔设计 2 ������ 各工位模膛之间的匹配 • ( 1) 3 个工位杆部型腔之间的匹配关系如图6 所 • 示。杆部横截面积之比: 终锻/ 第2 预锻= 0������ 920, 第 • 2 预锻/ 第1 预锻= 0������ 928, 三工位金属分配较合适; ( 2) 圆角大小递减, R3mm ������ R2 mm ������ R1������ 6mm; • ( 3) 拔模斜度杆部为10������ , 大于其他部位7������ , • 金属流动性好; • ( 4) 3 个工位杆部布置截面如图7 所示。 3 ������ 结构布排 • ( 1) 为储存多余金属, 预锻2 和终锻模在两件 • 连杆杆部中心开槽, 三工位横截面积基本相等, 为 • 防止充不满现象, 第1 工位面积稍大; • ( 2) 为引导金属流向, 内侧圆角大于外侧圆角; • ( 3) 两件连杆需合理排布。经Defo rm 分析, • 确定杆部间隔如图8 所示。 4 ������ 热膨胀系数 • 锻模统一采用1������ 5% 的热膨胀系数。为确保切边均匀, 对切边模杆部部分即两个连杆之 • 间的间距的热膨胀系数做适当调整, 取为1������ 2%,
存在的问题与解决办法
• 大头切边变形问题 大头变形较大 加工后螺栓受力面 两侧不对称, 影响胀断连杆的安装 。经计算, 大头部分剪切力: 平刀口P =323 kN, 波浪刀口P = 124 kN 。所以， 采用波浪形刀口可降低剪切力, 减少变形。
存在的问题与解决办法
• 平直度超差 由于冷精压后, 必须去应力回火, 导致应力释放时, 连杆平直度不稳定。平直度超差后, 大小头平面加工 时存在黑皮。取消冷精压和去应力回火工序, 通过热 校正对厚度进行控制, 如图14 所示。 该结构确保热校正后胀断连杆的 厚度尺寸, 平直度也得到保证, 既 降低了成本( 省去了3 个道序) , 又保证了质量。
锻造工艺开发
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 料牌号: C70S6; 材质系数: M1; 锻件质 量: ( 485 ������ 13) g ; 复杂系数: S3; 错差: 小于0������ 4; 残留飞边及毛刺: 小于0������ 4; 平直度: 0������ 4; 未注拔 模斜度: 内7������ , 外5������ ; 未注圆角半径: R1������ 5 mm; 未注尺寸公差和未注圆角公差等; 根据用户加工特 点, 在图上标明加工定位基准等。锻造工艺方案的选择与确定 胀断连杆在锻造成形方面和其它精锻连杆一样, 必须满足外形尺寸的要求和连杆质量公差的要求。 根据其特点, 提出了4 种锻造方案( 图3) , 其特点 分别如下。 方案1: 需配备制坯手段, 模具结构简单, 设计方 便, 锻件质量容易控制, 材料利用率高, 所需设备吨位 小, 采用2500 t 生产吨位浪费且生产效率较低。 方案2: 无需制坯, 模具设计复杂, 装配要求高, 杆部容易出现折叠, 材料利用率低; 由于受力 面积均匀, 偏离设备压力中心小, 厚度比较均匀, 容易控制连杆的质量公差。 方案3: 需配备制坯设备, 模具设计比较复杂, 由于连杆分布距离长, 容易产生厚度差, 锻件质量 公差难以控制; 材料利用率较高。 方案4: 需配备制坯设备, 设计比较复杂, 由 于连杆大头处于压力中心位置, 厚度差比较好控制; 材料利用率较高。 经过分析比较, 并结合本公司的工装设备, 最 终采用方案2, 即在2500 t 热模锻生产线上, 进行 一模两件设计开发。工步选择: 根据方案2 的锻造工艺特点, 错开 布置中心部分的金属流动不顺畅, 容易产生杆部穿 筋形成折叠, 同时为了确保终锻后连杆质量公差的 稳定性, 增加一个预锻工步, 即锻造成形工步采用 预锻1、预锻2 、终锻3 个工步进行。 工艺流程: 500 kW 中频感应加热������ 2500 t 热 模锻( 三工位) ������ 315 t 双点压力机上冲孔、切边、 热校正������ 可控冷却������ 冷精压������ 荧光磁粉探伤������ 去应 力回火������ 再抛丸������ 平直度及外观检验������ 防锈装箱。
锻造作业条件的制定
• 冷却条件的确定 相同的条件, 不同的冷却状态, 其结果显示差距较大, 如表3 所示。图10 所示为加热到1240 ������ 后, 不同冷却方式下的金 相组织。由于C70S6 材料的独特性, 冷却速度越高, 晶粒越 细, 而铁素体含量沿晶界析出, 导致铁素体含量偏高, 相反由 于冷却速度减慢, 晶粒第3 期缪桃生等: 胀断连杆锻造工艺开 发研究������ 长大, 沿晶界析出的铁素体总量减少, 故工艺上选 择在冷却输送带上自然冷却, 不 必吹风, 同时由于锻造工程中, 冷却输送带环境温度上升, 冷却 速度减慢, 相当于缓冷, 其金相组织和 性能也都能满足要求。 冷精压和去应力回火 • 为了确保厚度尺寸, 根据尺寸公差要求, 采用 • 冷精压工序。冷精压会产生内应力, 为防止连杆在 • 加工时的掉渣和盖与体合不拢, 冷精压后的胀断连 • 杆必须进行去应力回火, 回火温度550 ������ , 保温 • 150 min。
胀断连杆锻造工艺开发研究
目录
• • • • • • 背景 胀断连杆的特点 锻造工艺开发 锻造作业条件的制定 存在的问题与解决办法 结论
背景
• 随着汽车行业的迅猛发展, 发动机里胀断连杆 • 的使用越来越多。胀断连杆是一种裂断加工工艺, • 精加工成本低( 节省加工费约35% ) , 生产效率高, • 由于胀断后盖和体又原配在一起, 实现了盖和体的 • 无缝连接, 提高了发动机的性能, 因此, 越来越受 • 到汽车发动机生产厂家的重视。为了适应精加工 • 的这些特点, 锻造工艺难度增加, 国内各锻造厂通 • 过加大胀断连杆的锻造工艺开发的力度, 相继开发 • 出了合适的工艺。本文介绍了一种热模锻设备上 • 的胀断连杆模锻工艺开发, 并提出了开发过程中出 • 现的问题及解决办法。 ������