CN107838632B - 一种粉锻连杆的胀断预应力槽制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉锻连杆的胀断预应力槽制备方法，主要用于在制作粉锻连杆毛坯阶段时就完成胀断预应力槽的加工，免除后续的切槽工序。其主要技术方案：该方法包含工序a粉体材料混合、b压制预制坯及V形槽、c预制坯热处理、d预制坯锻造及V形槽表面贴合、e胀断前机加工、f胀断、g装配加工。本发明通过试用证明：从根本上克服了原方法存在的生产效率低，成本高的现象，达到有效的简化工序，提高效率，降低成本，满足粉锻连杆的开发和生产需求。

Description

一种粉锻连杆的胀断预应力槽制备方法

技术领域

本发明涉及一种连杆的加工方法，主要用于在制作粉锻连杆毛坯阶段时就完成胀断预应力槽的加工，免除后续的切槽工序，从而代替采用激光、拉削或线切割等方式来加工胀断预应力槽的工艺。

背景技术

连杆是发动机的关键部件之一，它连接活塞和曲轴，将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。粉锻连杆（见图1），由连杆体1、连杆盖3、连杆螺栓4构成，而连杆体、连杆盖的胀断裂解工序是粉锻连杆产品在生产制造中的重要环节，它的装配质量直接影响到发动机的使用寿命和安全性，为保证连杆胀断面2可以完全啮合，需要在连杆加工过程中将连杆预制坯胀断分离为连杆体和连杆盖，最后将连杆体和连杆盖通过连杆螺栓装配在发动机上。粉锻胀断式连杆通常在机加工过程中，首先根据连杆大头孔轴线和大头孔加工余量，用激光或拉削或线切割等方式在连杆大头孔内加工出对称的两个V形预应力槽（见图2、3、4），预应力槽的V形角α为60—100°，槽深L为1.5—2mm。然后利用胀断工艺及装备将连杆进行裂解胀断。

现有的粉锻连杆的加工工艺流程包含：粉体材料混合、压制预制坯、预制坯热处理、预制坯锻造、胀断前机加工、加工胀断预应力槽、胀断、装配加工。流程中专门安排了一道加工胀断预应力槽工序，这道工序增加了整个流程的制造环节，需进行设备、人员及能耗的投入，同时为控制预应力槽的深浅和角度的一致性，需要在加工过程中增加质量控制环节，对操作和过程检测人员的要求也都较高，使得连杆制造效率偏低，成本居高不下。因此，须寻求一种简便可靠的方法，对粉锻连杆的胀断预应力槽进行加工，以便提高生产效率，降低成本。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题和目的是：根据现有的粉锻连杆胀断预应力槽制备方法存在的缺陷，在其基础上进行改进，设计一种新的方法，直接在粉锻连杆毛坯上增加胀断预应力槽，去除专门加工胀断预应力槽的工序，从根本上克服原方法存在的生产效率低，成本高的现象，达到有效的简化工序，提高效率，降低成本，满足粉锻连杆的开发和生产需求。

本发明的主要技术方案：本发明包含工序a粉体材料混合、b压制预制坯及V形槽、c预制坯热处理、d预制坯锻造及V形槽表面贴合、e胀断前机加工、f胀断、g装配加工，具体操作如下：a、粉体材料混合，将压制粉锻连杆所需的各种粉体材料放入自动搅拌机内，进行恒温搅拌混合，时间20~30分钟；b、压制预制坯及V形槽，按要求的重量将混合后的粉体材料装入压制模具的凹模的型腔内，上凸模在压力机作用下向下施加一定压力，使粉锻连杆预制坯压制成形，同时连杆的大头孔通过大头孔芯轴上的V形结构也挤压成形出两个V形槽，即预应力槽，预制坯密度为6.2~6.8g/cm³，然后通过压力机下部的顶出机构将下小头凸模、下杆部凸模、下大头凸模同时向上顶，使预制坯脱离凹模的型腔和大头孔芯轴及小头孔芯轴，此时完成预制坯的压制；c、预制坯热处理，将预制坯放入烧结脱脂炉网带上，将温度升到460℃，而后脱脂炉采用逐区升温方式，每区升温约122℃，最后升至950±20℃，控制网带以每分钟80cm的速度从一区进入到950±20℃的四区，再进入到空冷区自然冷却，完成脱脂烧结，此过程中使V形槽两表面已形成氧化层，在下道工序高温锻造中V形槽表面不产生熔合；d、预制坯锻造及V形槽表面贴合，将完成热处理的预制坯放入转体炉内，加热到1200±20℃，再通过锻造压力机在闭式模锻模具中完成锻造，同时将预先压制出的V形槽的两V形面锻造贴合在一起，此时预制坯密度由6.2~6.8g/cm³增加到7.8g/cm³以上；e、胀断前机加工，对锻造后的预制坯进行上下两平面的铣削加工和大小头孔的粗加工；f、胀断，采用25T的压力机和胀断夹具对锻造后的预制坯进行胀断，将预制坯裂解为连杆体和连杆盖；g、装配加工，将胀断后的连杆体和连杆盖的断面进行啮合，并通过两颗连杆螺栓装配为一体；所述的工序b的压制模具，具体结构为：凹模装入应力圈内，应力圈通过长螺栓连接到下工作台上，下小头凸模、下杆部凸模、下大头凸模通过固定板连接到顶出机构上，大头孔芯轴通过固定螺栓连接到顶出机构的左固定杆上，小头孔芯轴通过固定螺栓连接到顶出机构的右固定杆上，上凸模通过上凸模固定板、螺栓与上工作台连接；所述的压制模具的大头孔芯轴，采用在芯轴上部，设计两个与粉锻连杆大头孔中心轴线对称的V形凸条，两个凸条的V形角为60—100°，高为1.5—2mm。

本发明通过实际试用证明：完全达到研制目的，直接在胀断连杆毛坯上增加胀断预应力槽的结构，去除专门加工胀断预应力槽的工序，克服了原工艺流程环节多、成本投入大及过程质量控制要求高的现象，从节约设备、人员、专用工装及能耗来看，至少降低成本百分之三十以上，在保证粉锻连杆胀断质量的前提下提高生产效率一倍以上，工人劳动环境条件也有所改善，完全适应粉锻连杆的开发和生产需求。

附图说明

图1，是粉锻连杆的装配示意图。

图2，是粉锻连杆的示意图，主要表示预应力槽I的形状结构。

图3，是图2的A-A向剖视图。

图4，是图2的预应力槽I的放大图。

图5，是本发明的工艺流程图。

图6，是本发明压制粉锻连杆预制坯的模具主视图。

图7，是本发明模具的大孔芯轴12的主视图。

图8，是图7的俯视图。

具体实施方式

参照图5、6，对本发明的技术方案进行说明：本发明包含工序a粉体材料混合、b压制预制坯及V形槽、c预制坯热处理、d预制坯锻造及V形槽表面贴合、e胀断前机加工、f胀断、g装配加工，具体操作如下：

a、粉体材料混合，将压制粉锻连杆所需的各种粉体材料（企业标准XY-FTC2055，如铁、碳、铜等材料）放入自动搅拌机内，进行（摄氏22度）恒温搅拌混合，时间20~30分钟；

b、压制预制坯及V形槽，按要求的重量将混合后的粉体材料装入压制模具（见图6）的凹模15的型腔内（下大头凸模11退下后留下的空间），上凸模17在压力机（800吨的粉末压力机）作用下向下施加一定压力，使粉锻连杆预制坯压制成形，同时连杆的大头孔通过大头孔芯轴12上的V形结构也挤压成形出两个V形槽，即预应力槽，预制坯密度为6.2~6.8g/cm³（用密度天平0~600g/0.01测量)，然后通过压力机下部的顶出机构6将下小头凸模8、下杆部凸模9、下大头凸模11同时向上顶，使预制坯16脱离凹模15的型腔和大头孔芯轴12及小头孔芯轴10，此时完成预制坯的压制；

c、预制坯热处理，将预制坯放入烧结脱脂炉（普通热处理炉）网带上，将温度升到460℃，而后脱脂炉采用逐区升温方式，每区升温约122℃，最后升至950±20℃，控制网带以每分钟80cm的速度从一区进入到950±20℃的四区，再进入到空冷区自然冷却，完成脱脂烧结，此过程中使V形槽两表面已形成氧化层，在下道工序高温锻造中V形槽表面不产生熔合；

d、预制坯锻造及V形槽表面贴合，将完成热处理的预制坯放入转体炉（普通热处理炉）内，加热到1200±20℃，再通过锻造压力机（常用设备）在闭式模锻模具（连杆常用的模具）中完成锻造，同时将预先压制出的V形槽的两V形面锻造贴合在一起，此时预制坯密度由6.2~6.8g/cm³增加到7.8g/cm³以上（用密度天平0~600g/0.01测量）；

e、胀断前机加工，对锻造后的预制坯进行上下两平面的铣削加工和大小头孔的粗加工；

f、胀断，采用25T的压力机和胀断夹具对锻造后的预制坯进行胀断，将预制坯裂解为连杆体1和连杆盖3（见图1）；

g、装配加工，将胀断后的连杆体1和连杆盖3的胀断面2进行啮合，并通过两颗连杆螺栓4装配为一体。转后续工序。

参照图6，所述的工序b的压制模具，由下工作台5、顶出机构6、固定板7、下小头凸模8、下杆部凸模9、小头孔芯轴10、下大头凸模11、大头孔芯轴12、固定螺栓13、应力圈14、凹模15、上凸模17、上凸模固定板18、上工作台19、长螺栓20、螺栓21、左固定杆22、右固定杆23等组成。具体结构：凹模15装入应力圈14内，应力圈通过长螺栓20连接到下工作台5上，下小头凸模8、下杆部凸模9、下大头凸模11通过固定板7连接到顶出机构6上，大头孔芯轴12通过固定螺栓13连接到顶出机构的左固定杆22上，小头孔芯轴10通过固定螺栓13连接到顶出机构的右固定杆23上，上凸模17通过上凸模固定板18、螺栓21与上工作台19连接。

参照图7、8，所述的压制模具的大头孔芯轴12，采用在芯轴上部，设计两个与粉锻连杆大头孔中心轴线对称的V形凸条，两个凸条的V形角（与V形预应力槽角度一致）α为60—100°，高（与V形预应力槽深一致）L为1.5—2mm。

参照图5，工序a粉体材料混合、e胀断前机加工、f胀断、g装配加工，均为现有技术，不作详述。

参照图5，本发明的主要技术要点分析：此工艺是利用粉末材料在压制成预制坯的过程中，通过模具的压制形成所需的预应力槽，预应力槽集中高度的应力，在胀断时预应力槽启裂并快速扩展，达到瞬时将连杆体与连杆盖分离。利用预制坯热处理，对预应力槽表面形成氧化层，该氧化层与预制坯基体的材质不同，在预制坯锻造过程中槽表面只会贴合在一起，不会产生熔合，丝毫不影响预应力槽的功能。因此取消了原工艺专门加工预应力槽的工序，克服了原工艺流程环节多、成本投入大及过程质量控制要求高的现象。

本发明已成功地应用于1.0T、1.6L等多种发动机粉锻连杆的胀断预应力槽的加工，完全达到产品的相关技术要求。

Claims (1)

1.一种粉锻连杆的胀断预应力槽制备方法，其特征在于：包含工序a粉体材料混合、b压制预制坯及V形槽、c预制坯热处理、d预制坯锻造及V形槽表面贴合、e胀断前机加工、f胀断、g装配加工，具体操作如下：

a、粉体材料混合，将压制粉锻连杆所需的各种粉体材料放入自动搅拌机内，进行恒温搅拌混合，时间20~30分钟；

b、压制预制坯及V形槽，按要求的重量将混合后的粉体材料装入压制模具的凹模（15）的型腔内，上凸模（17）在压力机作用下向下施加一定压力，使粉锻连杆预制坯压制成形，同时连杆的大头孔通过大头孔芯轴（12）上的V形结构也挤压成形出两个V形槽，即预应力槽，预制坯密度为6.2~6.8g/cm³，然后通过压力机下部的顶出机构（6）将下小头凸模（8）、下杆部凸模（9）、下大头凸模（11）同时向上顶，使预制坯（16）脱离凹模（15）的型腔和大头孔芯轴（12）及小头孔芯轴（10），此时完成预制坯的压制；

c、预制坯热处理，将预制坯放入烧结脱脂炉网带上，将温度升到460℃，而后脱脂炉采用逐区升温方式，每区升温122℃，最后升至950±20℃，控制网带以每分钟80cm的速度从一区进入到950±20℃的四区，再进入到空冷区自然冷却，完成脱脂烧结，此过程中使V形槽两表面已形成氧化层，在下道工序高温锻造中V形槽表面不产生熔合；

d、预制坯锻造及V形槽表面贴合，将完成热处理的预制坯放入转体炉内，加热到1200±20℃，再通过锻造压力机在闭式模锻模具中完成锻造，同时将预先压制出的V形槽的两V形面锻造贴合在一起，此时预制坯密度由6.2~6.8g/cm³增加到7.8g/cm³以上；

e、胀断前机加工，对锻造后的预制坯进行上下两平面的铣削加工和大小头孔的粗加工；

f、胀断，采用25T的压力机和胀断夹具对锻造后的预制坯进行胀断，将预制坯裂解为连杆体（1）和连杆盖（3）；

g、装配加工，将胀断后的连杆体（1）和连杆盖（3）的断面（2）进行啮合，并通过两颗连杆螺栓（4）装配为一体；

所述的工序b的压制模具，具体结构为：凹模（15）装入应力圈（14）内，应力圈通过长螺栓（20）连接到下工作台（5）上，下小头凸模（8）、下杆部凸模（9）、下大头凸模（11）通过固定板（7）连接到顶出机构（6）上，大头孔芯轴（12）通过固定螺栓（13）连接到顶出机构的左固定杆（22）上，小头孔芯轴（10）通过固定螺栓（13）连接到顶出机构的右固定杆（23）上，上凸模（17）通过上凸模固定板（18）、螺栓（21）与上工作台（19）连接；

所述的压制模具的大头孔芯轴（12），采用在芯轴上部，设计两个与粉锻连杆大头孔中心轴线对称的V形凸条，两个凸条的V形角（α）为60—100°，高（L）为1.5—2mm。