胀断连杆锻造工艺解析

文／巩清华·南宫市精强连杆有限公司

胀断连杆锻造工艺解析

文／巩清华·南宫市精强连杆有限公司

随着胀断连杆的普遍使用，胀断连杆材质也不断推陈出新，从C70S6到 36MnVS4、46MnVS5和70MnVS4。在繁杂的胀断材料品种中，C70S6以其良好的裂解性能、低价的成本，备受使用者青睐。由于胀断连杆独特的性能要求，锻造工艺就显得更加重要。

由于采用胀断工艺加工，因此塑性不能过高，当断面收缩率值接近40%，在胀断时内孔变形大，且胀断部位容易掉渣，使胀断截面存在缺口；如果强度过高，当抗拉强度接近1050MPa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；由于胀断后连杆盖和连杆体为原配，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。

锻造工艺过程

下面以C70S6材质连杆为例，结合我公司生产实践，分析锻造工艺过程。

⑴原材料准备。以国外进口材料为主，随着国内钢厂冶炼技术的不断提高，国内材料也可达到连杆机械性能、金相组织、硬度等要求。

⑵下料。采用锯床下料。

⑶加热。用非接触式红外线测温仪检测料的加热出炉温度，验证调整中频炉的温度显示仪表。加热温度和过程参数合格后方可进行生产。

⑷辊锻。加热后的坯料采用辊锻的方式制坯，合理的辊锻可以提高材料的利用率，减少折叠、缺材等锻造缺陷，使产品的金属流线更加合理。

⑸模锻。分为三个工位，分别是压扁、预锻和终锻，压扁工序使得连杆各部位易于充满，预锻的目的主要是改善金属在终锻模膛中的流动条件，避免在锻件上产生折叠。使金属易于充满终锻模膛，减少终锻模膛的磨损，提高整套锻模的寿命。

⑹切边、冲孔。采用复合模，一次完成。“热锻切边、冲孔复合模具”的使用，使生产节拍加快；提高了锻件质量，锻件被氧化现象明显减轻，锻件的“温控处理”入风机温度得到了保障。

⑺热校正。在校正模膛内对热状态的锻件进行校正，提高了锻件各部尺寸稳定性，提高锻件平面度、对称度的稳定性。尤其是小头异型的连杆，提高了异型对中心面的对称度精度。

⑻BY处理。BY处理的质量，直接影响到连杆的加工性能以及连杆的寿命。采用BY风冷处理机，根据外界温度的不同，调整BY处理机各区的风冷、风速，使冷却后的锻件达到其性能要求。

⑼抛丸滚光。连杆锻件表面压应力达350MPa以上。

⑽探伤。100%磁力探伤，探伤后退磁。

⑾检验。连杆锻件尺寸和形位公差均应符合要求。

中频感应加热温度的确定

加热温度的高低，直接影响锻件的金相组织。在开发胀断连杆过程中，起初设计加热温度与其他连杆的加热温度一样，但是发现锻件的金相组织难以满足要求。为此制定了不同加热温度、其他条件不变的试验，结果如表1所示。从表1中可以看出：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，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1210～1240℃，连杆各项指标均达要求。

热校正

为确保锻件厚度尺寸，根据尺寸公差要求，采用热校正工序。平面度、直线度也得到保证，保证了连杆质量的稳定，为机加工做好准备。

胀断连杆分为大、小头都是平面和小头异型连杆两种。对于大、小头都是平面的连杆，热校正模具可以不做出模腔，直接用两个模具平面校正连杆。小头异型的连杆为了保证它的异型对称度（否则影响衬套在小孔内的装配），必须做出模腔，并且，筋部腹板高度底于连杆腹板处高度，筋顶高度是理论尺寸即可达到校正的目的。图1所示为小头异型连杆的热校正工序。

表1 不同加热温度下的金相组织及力学性能

冷却条件的确定

相同的条件，不同的冷却状态，金相组织结果差距较大。试验证明：冷却速度越高晶粒越细，铁素体沿晶界析出，导致铁素体含量偏高；相反由于冷却速度减慢，晶粒长大，沿晶界析出的铁素体总量减少，故工艺上选择在BY风机上进行冷却。根据外界温度条件的不同，调整风速、风量等工艺参数，达到连杆金相组织和性能的要求。

另外，如果冷却速度太快，会导致连杆内应力大，使得连杆在装机后大孔变形，引起烧瓦的现象。为解决这一问题，我们把冷却到400℃～450℃的连杆锻件，放到保温箱内，缓慢冷却。

图1 小头异型连杆的热校正

结束语

综上，胀断连杆的锻造工艺参数四要素为：加热温度、外界的温度、风量、风速。随着胀断材料的不断增加及其金相组织和性能要求的不同，以上各种参数作相应的变化。如：材料46MnVS4的BY处理就不用风冷，采用自然冷却即可。如果在北方的冬季，可以采用几支连杆叠放降低冷却的速度，来获得最终产品所需的力学性能和金相组织。