CN102248156B - 粉末冶金轿车连杆及其普通模压生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了粉末冶金轿车连杆及其普通模压生产方法，其特征在于：它由以下按重量配比称量的原料制成：锰粉0.5-1％、钼粉0.8-1.2％、铜粉0.6-1％、铬粉0.5-1％、铌粉0.05-0.08％、石墨0.4-0.6％、增塑剂0.3-0.6％，余量为100目的水雾化铁粉。其生产步骤包括原料配比、水雾化铁粉纯化处理、批次混料、压制、烧结、热处理、镗孔。该粉末冶金轿车连杆及其普通模压生产方法，不仅能使重量明显的减轻，而且使结构强度、耐疲劳性能、耐磨性能、产品精度也均优于目前的粉末冶金轿车连杆，而且由于采用了普通模压，使设备简化，降低了生产成本，有利于粉末冶金轿车连杆的市场推广。
Description
技术领域
本发明涉及汽车连杆生产方法的改进，具体地说是具有高性能的粉末冶金轿车连杆及其普通模压生产方法。
背景技术
汽车连杆是汽车发动机的重要部件，其结构刚度、耐疲劳性能、产品精度、整体重量可直接影响到是否容易变形、断裂以及发动机的输出功率。因此，在提高汽车连杆结构刚度、耐疲劳性能的前提下，尽可能的减轻连杆的整体重量就显得非常重要。目前所使用的汽车连杆，包括连杆本体及其连杆本体一端的小轴孔和另一端的大轴孔，采用合金钢铸件经锻造、机加工而成，其连杆本体的垂直断面为“工”形，由于几何形状复杂，机加工量很大，生产效率低、材料浪费多、生产成本高；由于采用合金钢材料，所以连杆的重量也较大。然而，轻量化是汽车发展的一个主要目标，连杆是汽车发动机中承受动态应力最高的运动部件，减轻连杆的重量对发动机的运转、燃料消耗及发动机的机械应力具有良好影响。无疑，采用粉末冶金生产连杆可减轻连杆的重量。目前全世界主要汽车制造厂每年需要2亿件连杆，其中87.4％为锻造连杆。从1974年开始，在德国、日本、美国，先后出现了粉末锻造连杆，其密度高于7.0g/cm3，其疲劳强度接近于凹口的铸钢试件。目前所报导的粉末冶金连杆的生产工艺，主要采用温压成形技术，主要成分为：油雾化SUMlRON4100S添加0.8％石墨粉与0.8％硬脂酸锌的混合粉，压制成密度7.0g/cm3的压坯，于1250℃下，真空烧结60min，在N2气中冷却到室温后，切削加工成连杆。这种粉末冶金连杆生产工艺的不足在于：由于温压成形技术要求粉末冶金流动性好、松装密度高，成型过程要对模具和原料加温至130-150℃，而且温压成型机是专用的，需要进口，所以工艺复杂、生产成本高，其产品密度也仅为7.4g/cm3。
也有一种“粉末冶金热锻汽车连杆及生产工艺”的报导，其专利号为03127098.0，它的材料成分要求为：S：0-0.03％，C：0.6-0.9％，母合金FeYl：2-7％，余量为铁。母合金的化学成分为：Cu 1.5-4.0％，Cr 1.0-3.0％，Mn1.1-2.6％，经过混合后冶炼、雾化、浓缩、干燥、筛分制成成品，雾化温度为1650-1700℃。这种粉末冶金热锻汽车连杆的不足在于：其生产过程需要对坯件加热，成本较高，产品密度也达不到桥车连杆的要求，所以，也很难批量推向市场。
经过检索，目前尚未见到既能使轿车连杆轻量化，又能大幅度的提高轿车连杆的性能，生产成本低，采用普通模压工艺生产粉末冶金轿车连杆的报导。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不仅能使重量明显的减轻，而且使结构强度、耐疲劳性能、耐磨性能、产品精度等有大幅度提高的粉末冶金轿车连杆及其普通模压生产方法。
为达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：该粉末冶金轿车连杆，其特征在于：它由以下按重量配比称量的原料制成：锰粉0.5-1％、钼粉0.8-1.2％、铜粉0.6-1％、铬粉0.5-1％、铌粉0.05-0.08％、石墨0.4-0.6％、增塑剂0.3-0.6％，余量为100目的水雾化铁粉。
该粉末冶金轿车连杆的普通模压生产方法，其特征在于：它包括以下生产步骤：
(1)、粉末冶金的原料配比：按重量配比称量，锰粉0.5-1％、钼粉0.8-1.2％、铜粉0.6-1％、铬粉0.5-1％、铌粉0.05-0.08％、石墨0.4-0.6％、增塑剂0.3-0.6％，余量为100目的水雾化铁粉，按2000件的生产批量配料，分别装入料斗内；
(2)、水雾化铁粉的纯化处理：将称量好的100目的水雾化铁粉，装在还原炉内烧结，在还原炉内的烧结温度为760℃-820℃内，烧结60-90分钟，使水雾化铁粉纯化，去除水雾化铁粉中的杂质，使水雾化铁粉的纯度达到98.99％，与此同时，消除颗粒成形时的显微硬度，软化水雾化铁粉的颗粒，再装入盛水雾化铁粉的料斗内；
(3)、按批次混料：将各料斗的下料口打开，各料斗内的原料同时、连续的流入双锥形混料桶内，在各料斗内的原料全部流入双锥形混料桶内后，启动双锥形混料桶混料，混合40-50分钟，使原料混合均匀，得到性能稳定、混合均匀的粉末冶金混合料；
(4)、压制轿车连杆毛坯：将粉末冶金混合料装入预先制好的连杆模具内，采用YZ79-1000压机，进行压制，压力为8t/cm2，压制连杆毛坯的密度达到7.6g/cm3；杆体和其端部的小轴圆环套、大轴半圆环套进行一次压制成形；对大轴半圆接头采用YZ79-630压机单独压制成形，压力仍为8t/cm2，压制大轴半圆接头的密度达到7.6g/cm3，使其密度达到轿车连杆高性能的要求；
(5)、烧结：采用推杆式烧结炉对压制后的轿车连杆毛坯进行烧结，预烧阶段的温度为600-900℃，时间为40-50分钟，合金化烧结阶段的温度为1140-1180℃，时间为85-95分钟，随炉冷却；
(6)、热处理：通过等温淬火工艺对烧结后的轿车连杆毛坯进行热处理；
(7)、镗孔：由于杆体和其端部的小轴圆环套、大轴半圆环套的圆心位置要求十分精确，所以小轴圆环套、大轴半圆环套的圆心必须同时定位，同时镗孔；
(8)、检测定合格成品：通过本方法生产的粉末冶金轿车连杆，经过标准检测，其技术指标如下：
平均密度：＞7.6g/cm3；
热处理硬度：HRC 50-55；
抗拉强度：＞1050MPa；
尺寸精度等级：IT 7-8；
合格率：99％。
所述的增塑剂的作用为使粉末冶金颗粒粘结成形，促进流动性，利于低温压制，可采用酚醛橡胶类或石蜡类增塑剂。
所述的100目的水雾化铁粉为采用山东莱钢集团粉末冶金有限公司生产的水雾化铁粉。
本发明的有益效果在于：与目前采用粉末冶金生产汽车连杆的方法相比，不仅能使重量明显的减轻，而且使结构强度、耐疲劳性能、耐磨性能、产品精度也均优于目前的粉末冶金轿车连杆，而且由于采用了普通模压，使设备简化，降低了生产成本，有利于粉末冶金轿车连杆的市场推广。
具体实施方式
实施例1
该粉末冶金轿车连杆的普通模压生产方法，包括以下生产步骤：
(1)、粉末冶金的原料配比：按重量配比称量，锰粉0.5％、钼粉0.8％、铜粉0.6％、铬粉0.6％、铌粉0.06％、石墨0.5％、石蜡类增塑剂0.3％，余量为100目的水雾化铁粉，按2000件的生产批量配料，分别装入料斗内。
(2)、水雾化铁粉的纯化处理：将称量好的100目的水雾化铁粉，装在还原炉内烧结，在还原炉内的烧结温度为790℃内，烧结75分钟，使水雾化铁粉纯化，去除水雾化铁粉中的杂质，使水雾化铁粉的纯度达到98.99％，与此同时，消除颗粒成形时的显微硬度，软化水雾化铁粉的颗粒，再装入盛水雾化铁粉的料斗内。
(3)、按2000件批量混料：将各料斗的下料口打开，各料斗内的原料同时、连续的流入双锥形混料桶内，在各料斗内的原料全部流入双锥形混料桶内后，启动双锥形混料桶混料，混合45分钟，使原料混合均匀，得到性能稳定、混合均匀的粉末冶金混合料。
(4)、压制轿车连杆毛坯：将粉末冶金混合料装入预先制好的连杆模具内，采用YZ79-1000压机，进行压制，压力为8t/cm2，压制连杆毛坯的密度达到7.6g/cm3；杆体和其端部的小轴圆环套、大轴半圆环套进行一次压制成形；对大轴半圆接头采用YZ79-630压机单独压制成形，压力仍为8t/cm2，压制大轴半圆接头的密度达到7.6g/cm3，使其密度达到轿车连杆高性能的要求。
(5)、烧结：采用推杆式烧结炉对压制后的轿车连杆毛坯进行烧结，预烧阶段的温度为750℃，时间为45分钟，合金化烧结阶段的温度为1145℃，时间为90分钟，随炉冷却。
(6)、热处理：通过等温淬火工艺对烧结后的轿车连杆毛坯进行热处理。
(7)、镗孔：由于杆体和其端部的小轴圆环套、大轴半圆环套的圆心位置要求十分精确，所以小轴圆环套、大轴半圆环套的圆心必须同时定位，同时镗孔。
(8)、检测定合格成品：通过本方法生产的粉末冶金轿车连杆，经过标准检测，其技术指标如下：
平均密度：＞7.6g/cm3；
热处理硬度：HRC 53-58；
抗拉强度：＞1050MPa；
尺寸精度等级：IT 7-8；
合格率：99％。
所述的100目的水雾化铁粉为采用山东莱钢集团粉末冶金有限公司生产的水雾化铁粉。
实施例2
该粉末冶金轿车连杆的普通模压生产方法，包括以下生产步骤：
(1)、粉末冶金的原料配比：按重量配比称量，锰粉0.8％、钼粉1.0％、铜粉0.8％、铬粉0.8％、铌粉0.07％、石墨0.5％、石蜡类增塑剂0.5％，余量为100目的水雾化铁粉，按2000件的生产批量配料，分别装入料斗内。
(2)、水雾化铁粉的纯化处理：将称量好的100目的水雾化铁粉，装在还原炉内烧结，在还原炉内的烧结温度为820℃内，烧结90分钟，使水雾化铁粉纯化，去除水雾化铁粉中的杂质，使水雾化铁粉的纯度达到98.99％，与此同时，消除颗粒成型时的显微硬度，软化水雾化铁粉的颗粒，再装入盛水雾化铁粉的料斗内。
(3)、按2000个批量混料：将各料斗的下料口打开，各料斗内的原料同时、连续的流入双锥形混料桶内，在各料斗内的原料全部流入双锥形混料桶内后，启动双锥形混料桶混料，混合50分钟，使原料混合均匀，得到性能稳定、混合均匀的粉末冶金混合料。
(4)、压制轿车连杆毛坯：同实施例1。
(5)、烧结：采用推杆式烧结炉对压制后的轿车连杆毛坯进行烧结，预烧阶段的温度为900℃，时间为49分钟，合金化烧结阶段的温度为1160℃，时间为95分钟，随炉冷却。
(6)、热处理：同实施例1。
(7)、镗孔：同实施例1。
(8)、检测定合格成品：通过本方法生产的粉末冶金轿车连杆，经过标准检测，其技术指标如下：
平均密度：＞7.6g/cm3；
热处理硬度：HRC 50-55；
抗拉强度：＞1050MPa；
尺寸精度等级：IT 7-8；
合格率：98％。
所述的100目的水雾化铁粉为采用山东莱钢集团粉末冶金有限公司生产的水雾化铁粉。
实施例3
该粉末冶金轿车连杆的普通模压生产方法，包括以下生产步骤：
(1)、粉末冶金的原料配比：按重量配比称量，锰粉1％、钼粉1.2％、铜粉1％、铬粉1％、铌粉0.08％、石墨0.6％、石蜡类增塑剂0.6％，余量为100目的水雾化铁粉，按2000件的生产批量配料，分别装入料斗内。
(2)、水雾化铁粉的纯化处理：将称量好的100目的水雾化铁粉，装在还原炉内烧结，在还原炉内的烧结温度为760℃内，烧结60分钟，使水雾化铁粉纯化，去除水雾化铁粉中的杂质，使水雾化铁粉的纯度达到98.99％，与此同时，消除颗粒成形时的显微硬度，软化水雾化铁粉的颗粒，再装入盛水雾化铁粉的料斗内。
(3)、按2000个批量混料：将各料斗的下料口打开，各料斗内的原料同时、连续的流入双锥形混料桶内，在各料斗内的原料全部流入双锥形混料桶内后，启动双锥形混料桶混料，混合40分钟，使原料混合均匀，得到性能稳定、混合均匀的粉末冶金混合料。
(4)、压制轿车连杆毛坯：同实施例1。
(5)、烧结：采用推杆式烧结炉对压制后的轿车连杆毛坯进行烧结，预烧阶段的温度为600℃，时间为40分钟，合金化烧结阶段的温度为1170℃，时间为85分钟，随炉冷却。
(6)、热处理：同实施例1。
(7)、镗孔：同实施例1。
(8)、检测定合格成品：通过本方法生产的粉末冶金轿车连杆，经过标准检测，其技术指标如下：
平均密度：＞7.6g/cm3；
热处理硬度：HRC 50-57；
抗拉强度：＞1050MPa；
尺寸精度等级：IT 7-8；
合格率：98％。
所述的100目的水雾化铁粉为采用山东莱钢集团粉末冶金有限公司生产的水雾化铁粉。
Claims (2)
1.粉末冶金轿车连杆，其特征在于：它由以下按重量配比称量的原料制成：锰粉0.5-1％、钼粉0.8-1.2％、铜粉0.6-1％、铬粉0.5-1％、铌粉0.05-0.08％、石墨0.4-0.6％、增塑剂0.3-0.6％，余量为100目的水雾化铁粉；所述增塑剂为酚醛橡胶类或石蜡类增塑剂；所述粉末冶金轿车连杆的平均密度＞7.6g/cm3、热处理硬度HRC为50-55、抗拉强度＞1050MPa、尺寸精度等级IT 7-8；压制连杆毛坯的密度为7.6g/cm3。
2.如权利要求1所述的粉末冶金轿车连杆的普通模压生产方法，其特征在于：它包括以下生产步骤：
(1)、粉末冶金的原料配比：按重量配比称量，锰粉0.5-1％、钼粉0.8-1.2％、铜粉0.6-1％、铬粉0.5-1％、铌粉0.05-0.08％、石墨0.4-0.6％、增塑剂0.3-0.6％，余量为100目的水雾化铁粉，按2000件的生产批量配料，分别装入料斗内；
(2)、水雾化铁粉的纯化处理：将称量好的100目的水雾化铁粉，装在还原炉内烧结，在还原炉内的烧结温度为760℃-820℃内，烧结60-90分钟，使水雾化铁粉纯化，去除水雾化铁粉中的杂质，使水雾化铁粉的纯度达到98.99％，与此同时，消除颗粒成形时的显微硬度，软化水雾化铁粉的颗粒，再装入盛水雾化铁粉的料斗内；
(3)、按批次混料：将各料斗的下料口打开，各料斗内的原料同时、连续的流入双锥形混料桶内，在各料斗内的原料全部流入双锥形混料桶内后，启动双锥形混料桶混料，混合40-50分钟，使原料混合均匀，得到性能稳定、混合均匀的粉末冶金混合料；
(4)、压制轿车连杆毛坯：将粉末冶金混合料装入预先制好的连杆模具内，采用YZ79-1000压机，进行压制，压力为8t/cm2，压制连杆毛坯的密度达到7.6g/cm3；杆体和其端部的小轴圆环套、大轴半圆环套进行一次压制成形；对大轴半圆接头采用YZ79-630压机单独压制成形，压力仍为8t/cm2，压制大轴半圆接头的密度达到7.6g/cm3，使其密度达到轿车连杆高性能的要求；
(5)、烧结：采用推杆式烧结炉对压制后的轿车连杆毛坯进行烧结，预烧阶段的温度为600-900℃，时间为40-50分钟，合金化烧结阶段的温度为1140-1180℃，时间为85-95分钟，随炉冷却；
(6)、热处理：通过等温淬火工艺对烧结后的轿车连杆毛坯进行热处理；
(7)、镗孔：由于杆体和其端部的小轴圆环套、大轴半圆环套的圆心位置要求十分精确，所以小轴圆环套、大轴半圆环套的圆心必须同时定位，同时镗孔；
(8)、检测定合格成品。
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