CN101424296B - 曲柄连杆的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种曲柄连杆的加工方法，属于机械加工技术领域。它解决了现有的曲柄连杆的加工方法得到的连杆耐冲击韧性差、曲柄连杆容易断裂、使用寿命短等问题。本曲柄连杆的加工方法A、制作连杆毛坯；B、正火和镀铜处理；C、渗碳淬火处理；D、成品。本发明的加工方法简单易行，而且实现节能减排效果，并能提高连杆的耐冲击韧性高、内孔和端面具有较高的硬度，使用寿命长等优点。

Description

曲柄连杆的加工方法

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种加工方法，特别是一种曲柄连杆的加工方法。 

背景技术

通用的小型汽油机曲轴钢质材料连杆与连杆轴之间安装滚针轴承用于解决摩擦问题。其安装滚针轴承的方式有两种：第一种是轴承带有具有足够硬度的轴承壳体，轴承壳体固连到连杆的内孔中，因此，在对连杆的内孔的设计要求上不需要很高的硬度。第二种是用开式滚针轴承，既不带有轴承壳体，滚针轴承的滚针直接与连杆内孔表面滚动摩擦。这种设计就需要连杆内孔表面要有很高的硬度。 

为了保证连杆孔内表面有较高的硬度，通常采用如下方式对连杆进行加工：一种是选用低碳合金结构钢制作连杆毛坯，对连杆渗碳淬火后再对连杆中部筋板回火；另一种是选用中碳合金结构钢制作连杆毛坯，对连杆整体淬火再对连杆中部筋板回火处理。这两种工艺虽然使连杆内孔表面具有了较高的硬度，但连杆由于不断承受工作冲击需要具有较好的韧性，上述的两种工艺使连杆两端的外圈以及与中部筋板过渡处的脆性增加，均不能很好的解决连杆的耐冲击韧性，导致曲柄连杆容易断裂，使用寿命短。 

发明内容

本发明的目的是针对现有的曲柄连杆的加工方法存在上述的问题，提供一种能使连杆内孔具有较高硬度且连杆中部及两端外圈具有较好韧性的连杆加工方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种曲柄连杆的加工方法，其特征在于，该方法包括如下步骤： 

A、制作连杆毛坯：选取低碳合金钢锻造出两端部各具有一对相对的半球状凹坑的连杆毛坯； 

B、正火和镀铜处理：对上述的连杆毛坯进行正火处理，再将连杆毛坯的外表面进行镀铜； 

C、渗碳淬火处理：将连杆毛坯两端的半球状凹坑的端面的镀铜除去使该端面露出低碳合金钢表面；在将相对的半球状凹坑进行加工得到贯通的内孔，对上述的露出低碳合金钢的内孔表面和上述的端面进行渗碳淬火处理； 

D、成品：对渗碳处理后的连杆毛坯的内孔进行加工后得到连杆成品。 

在锻造出连杆毛坯后，连杆毛坯的两端半球状凹坑为得到内孔而减少加工余量。对连杆毛坯进行正火处理，可以改善切削加工性能、消除热加工缺陷和提高普通结构零件的机械性能等作用。对连杆毛坯进行镀铜，采用的工艺可以为电镀、电解镀或者化学镀等，作为优选，本工艺采用电镀。镀铜后外表面可以防止渗入碳元素，连杆的内部依旧保持原有的状态，这样就保持了连杆的原有的韧性。半球状凹坑处的平面为端面，也是内孔车削的基准面，并且该端面会与曲柄销孔端面接触摩擦，需要较高的硬度。同时为了内孔表面具有了较高的硬度，在渗碳前将端面的镀铜除去得到露出低碳合金钢的端面和内孔表面，以便于的渗碳。渗碳后，对内孔进行精加工，使内孔的尺寸符合设计时的要求。 

在上述的曲柄连杆的加工方法中，步骤A中，所述的低碳合金钢为20CrMo合金钢、20CrMn合金钢、20CrMnSi合金钢、20CrMoTi合金钢、25CrMo合金钢中的一种。上述低碳合金钢正火处理后具有良好的加工性能，表面经渗碳处理后抗疲劳性能相当好，表面硬度高、耐磨，芯部硬度适当，具有很好的抗冲击韧性，十分适 合于通用小型汽油机结构单薄且工作中须连续承受冲击负荷的曲柄连杆。 

其中，作为优选，所述的低碳合金钢为20CrMo合金钢。20CrMo钢热强性较高，淬透性较好，无回火脆性，冷应变塑性、可加工性及焊接性均良好，一般在调质或渗碳淬火状态下使用。其化学成分如表1所示： 

表1：20CrMo钢材料的化学成份(重量百分含量) 

  

C	Si	Mn	Mo	Cr
					0.17～0.24	0.17～0.37	0.40～0.70	0.15～0.25	0.80～1.10

在上述的曲柄连杆的加工方法中，在所述的步骤B中，所述的正火温度为890～910℃，在此温度内，硬度能达到HB170～185。作为优选，正火温度为895～905℃，在此温度内，硬度能达到HB175～185。 

在上述的曲柄连杆的加工方法中，在所述的步骤B中，所述的镀铜的厚度大于0.03mm。其中镀铜厚度为0.03mm是阻隔碳元素渗入低碳合金钢的最小数据值。 

在上述的曲柄连杆的加工方法中，在所述的步骤B中，所述的镀铜的厚度为0.03mm～0.05mm。在该范围内，镀铜厚度的成本最低，大于0.05mm虽然可以防渗碳，但成本高，不宜大规模推广。作为优选，镀铜的厚度为0.04mm。 

在上述的曲柄连杆的加工方法中，在所述的步骤C中，所述的连杆毛坯的内孔的内表面和内孔的端面通过半精加工将镀铜除去。通过车床对内孔进行车削，为精加工留合适的余量，并可减少精加工产生的应力，效率也比精加工高。 

在上述的曲柄连杆的加工方法中，在所述的步骤C中，所述的渗碳在热处理网带炉中进行，加温至850～870℃，渗层深度达到0.7～1.0mm，硬度达到HRC60～64。

在上述的曲柄连杆的加工方法中，在所述的步骤D中，采用内圆磨床、珩磨机和平面磨床对连杆毛坯的内孔和端面进行精加工。精加工的位置是与滚针轴承摩擦的、经过渗碳淬火的孔内径及端面，精加工才能达到技术要求的尺寸精度。 

与现有技术相比，本曲柄连杆的加工方法具有以下的优点： 

1、本曲柄连杆的加工方法采取镀铜工艺，渗碳层仅限于连杆的内孔的表面以及端面，淬火的硬度也控制在内孔及端面，使内孔和端面的硬度达到实际使用的要求，连杆的其余部分依旧保持在低碳状态，热处理后不提高材质硬度，符合连杆的耐冲击韧性，延长使用寿命。 

2、本曲柄连杆的加工方法在镀铜后，不用再进行回火处理，简化了工艺工序，加工简单易行，而且实现节能减排效果。 

3、将连杆镀上铜后，可以起到防锈的作用，延长使用的寿命。 

附图说明

图1是本曲柄连杆的加工方法的流程图。 

图2是本曲柄连杆的加工方法中连杆的结构示意图。 

图3是本曲柄连杆的加工方法中连杆毛坯的结构示意图。 

图4是本曲柄连杆的加工方法中渗碳前的连杆毛坯的结构示意图。 

图5是本曲柄连杆的加工方法中渗碳后的连杆毛坯的结构示意图。 

图中，连杆毛坯1、内孔2、端面3、筋板4、半球状凹坑5。 

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。 

实施例1： 

如图1所示，本曲柄连杆的加工方法，包括如下的步骤： 

选取低碳合金钢制锻造出连杆毛坯1，该连杆毛坯1为呈条形，且连杆毛坯1的一端大，另一端小，大端和小端的端部各具有一对相对的半球状凹坑5。半球状凹坑5处的平面为端面3既内孔2的端面3，连杆毛坯1的中部为筋板4，如图2和图3所示。本例中的低碳合金钢为20CrMo合金钢。还可以选用20CrMn合金钢、20CrMnSi合金钢、20CrMoTi合金钢或25CrMo合金钢。 

在温度为900℃下对连杆毛坯1进行正火处理；在此温度下，连杆毛坯1的硬度能达到HB175。正火后，再将连杆毛坯1的外表面进行镀铜。镀铜采用在常温下电镀，电镀后得到的镀铜的厚度为0.04mm。除了电镀，还可以采用电解镀或者化学镀等。 

通过切削半精加工连杆毛坯1两端的半球状凹坑5的端面3，除去该端面3的镀铜使其露出低碳合金钢表面；在以该端面3作为基准面，将相对的半球状凹坑5进行机加工得到贯通的内孔2。大端和小端的内孔均是这样得到的。对连杆毛坯1的两端的内孔2和端面3均通过普通的切削车床进行半精加工，留余量0.3±0.05mm，如图4所示。对露出低碳合金钢的内孔表面和端面进行渗碳淬火处理。渗碳在热处理网带炉中进行，加温至860℃，渗层深度0.8mm，硬度达到HRC62，如图5所示。 

采用内圆磨床、珩磨机和平面磨床对渗碳处理后的连杆毛坯1的内孔2和端面3进行精加工后得到连杆成品。精加工的位置是与滚针轴承摩擦的、经过渗碳淬火的孔内径及端面3，精加工后得到设计中要求的尺寸精度。 

实施例2： 

实施例2的内容基本与实施例1的内容相同，不同点在于在温度为890℃下对连杆毛坯1进行正火处理；在此温度下，连杆毛坯1的硬度能达到HB170。在常温下电镀后得到的镀铜的厚度为0.03mm。渗碳在热处理网带炉中进行，加温至850℃，渗层深度0.7mm，硬度达到HRC60。 

实施例3： 

实施例3的内容基本与实施例1的内容相同，不同点在于在温度为910℃下对连杆毛坯1进行正火处理；在此温度下，连杆毛坯1的硬度能达到HB185。在常温下电镀后得到的镀铜的厚度为0.05mm。渗碳在热处理网带炉中进行，加温至870℃，渗层深度1.0mm，硬度达到HRC64。

Claims (8)

1.一种曲柄连杆的加工方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

A、制作连杆毛坯(1)：选取低碳合金钢锻造出两端部各具有一对相对的半球状凹坑(5)的连杆毛坯(1)；

B、正火和镀铜处理：对上述的连杆毛坯(1)进行正火处理，再将连杆毛坯(1)的外表面进行镀铜；

C、渗碳淬火处理：将连杆毛坯(1)两端的半球状凹坑(5)的端面(3)的镀铜除去使该端面(3)露出低碳合金钢表面；在将相对的半球状凹坑(5)进行加工得到贯通的内孔(2)，对上述的露出低碳合金钢的内孔(2)表面和上述的端面(3)进行渗碳淬火处理；

D、成品：对渗碳处理后的连杆毛坯(1)的内孔(2)进行加工后得到连杆成品。

2.根据权利要求1所述的曲柄连杆的加工方法，其特征在于，步骤A中，所述的低碳合金钢为20CrMo合金钢、20CrMn合金钢、20CrMnSi合金钢、20CrMoTi合金钢、25CrMo合金钢中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的曲柄连杆的加工方法，其特征在于，在所述的步骤B中，所述的正火温度为890～910℃，在此温度内，硬度能达到HB170～185。

4.根据权利要求3所述的曲柄连杆的加工方法，其特征在于，在所述的步骤B中，所述的镀铜的厚度大于0.03mm。

5.根据权利要求4所述的曲柄连杆的加工方法，其特征在于，在所述的步骤B中，所述的镀铜的厚度为0.03mm～0.05mm。

6.根据权利要求1或2所述的曲柄连杆的加工方法，其特征在于，在所述的步骤C中，所述的连杆毛坯(1)的内孔(2)的内表面和内孔(2)的端面(3)通过半精加工将镀铜除去。

7.根据权利要求6所述的曲柄连杆的加工方法，其特征在于，在所述的步骤C中，所述的渗碳在热处理网带炉中进行，加温至 850～870℃，渗层深度达到0.7～1.0mm，硬度达到HRC60～64。

8.根据权利要求1或2所述的曲柄连杆的加工方法，其特征在于，在所述的步骤D中，采用内圆磨床、珩磨机和平面磨床对连杆毛坯(1)的内孔(2)和端面(3)进行精加工。 

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