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胀断连杆锻造工艺解析

2016-06-21巩清华南宫市精强连杆有限公司

锻造与冲压 2016年23期
关键词:小头金相锻件

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。

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