一種鋼制裂解連桿的制造方法技術

本發明專利技術公開了一種鋼制裂解連桿的制造方法，屬于發動機零部件制造領域。鑄造連桿毛坯時將預熱的灰鑄鐵片預置于連桿體與連桿蓋的連接部位空腔處，澆注時通過鋼液強烈的熱作用，使灰鑄鐵片與鋼液接觸的界面熔融，冷凝后灰鑄鐵片與鋼材以冶金方式結合，制成復合連桿毛坯；實施裂解工藝時，將連桿裂解槽設置在灰鑄鐵片中間位置，利用灰鑄鐵材料的脆斷性實現連桿體與連桿蓋的脆斷分離，斷裂面上自然的三維凹凸結構保證連桿體與連桿蓋的精確定位與裝配。本發明專利技術可將各類普通鋼材應用裂解連桿的制造，常溫下實現連桿體與連桿蓋的脆斷分離，無需在采用機械磨削方式加工結合面，簡化制造工藝，降低制造成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于發動機零部件制造領域，具體涉及。
技術介紹
連桿是發動機的關鍵零部件之一，其工作過程中承受高頻交變載荷，因此連桿必須具有足夠高的強度、剛度與綜合機械性能。傳統連桿采用分體加工法，整體鍛造連桿坯件后用鋸、銑、磨等方法加工連桿體和連桿蓋的結合面，精加工連桿蓋的定位銷孔和連桿體螺栓孔后完成兩者的合裝。傳統方法工序繁多，效率低、產品廢品率高，且承載能力與質量穩定性都較差。因此，裂解加工技術逐漸成為連桿制造領域最具前景的新技術。鑄造連桿的低塑性和易脆斷極適宜裂解加工技術的應用，但鑄造連桿重量偏差大，機械性能較差，疲勞強度低，其使用受到限制。目前，裂解連桿生產中應用最廣泛的是德國研制的C70S6高碳非調質鋼，法國研制SPLITASC0系列高碳鋼，此類材料可裂性好，但屈服強度較低，硬度偏高，刀具磨損快，且材料價格高昂。國內企業先后開發了釩系、錳釩系及錳釩氮系連桿用非調質鋼，典型的有38MnVS、40MnV、48MnV等。但在實際應用中還存在很多問題裂解后連桿大頭孔變形過量、結合面出現明顯錯位、斷裂面晶粒度達不到嚙合要求，甚至有裂解不開等，這些問題都限制了高質量裂解連桿的制造。為控制鋼制連桿的裂解質量，提高裂解連桿合格率，目前在鋼制連桿的裂解工藝上的研究主要集中于(I)控制鋼材含碳量，添加微合金元素Mn、S、S1、V、Cr、P等，并調節各成分含量以達到脆斷性要求；(2)優化連桿的裂解剖分結構，并通過表面硬化處理，以形成具有晶體界面的裂解面；(3)將鋼制連桿放入液氮深冷，以改變材料延展性，使其進入脆性狀態，實現連桿的脆斷剖分；(4)采用激光或等離子體對鋼制連桿裂解區進行照射，使局部由奧氏體組織變為馬氏體組織，實現連桿脆斷分離。上述技術都不能從根本上解決裂解技術對連桿材料的局限，無法將中碳鋼，普通鍛鋼等應用于裂解連桿的制造。申請號為201210111187. 3，名稱為“一種裂解型連桿的制造方法”的專利提出采用在連桿毛坯內人為設置裂解面的工藝制造連桿，即在模具型腔內設置一層特殊金屬箔材，使其金屬液反應形成脆性界面。該技術存在如下問題金屬箔材強度低、易被氧化，若箔材兩側金屬液面上升不一致、充型不平穩，對箔材沖擊大，則鑄件內形成的脆性界面將偏離預定位置、或無法形成脆化界面，后續或將無法實施裂解剖分。申請號為201210111190. 5，名稱為“一種復合雙金屬裂解連桿的制造方法”的專利提出先澆鑄連桿體與連桿蓋，再抽離中間隔離板后澆注裂解用金屬液，制成復合連桿鑄坯。該方法不實用于鋼質材料，因鋼質材料熔點高，易粘模，且金屬冷凝收縮將對隔離板產生很大的包覆力，隔離板順利抽離困難。為克服上述專利技術存在的問題，本專利技術提出一種將灰鑄鐵片鑲鑄在鋼質連桿內部，澆注時由鋼液的熱量將灰鑄鐵片與鋼液基體材料冶金結合，形成復合連桿鑄坯；在實施裂解工藝時，利用灰鑄鐵片的脆斷性完成連桿體與連桿蓋的裂解剖分。本專利技術提出的鋼制裂解連桿的制造方法工藝簡單，操作方便、制造成本低。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對目前可用于制造裂解連桿的鋼材種類少，普通鍛鋼、中碳鋼裂解時出現裂不開、斷面變形、裂紋分叉等裂解問題，提供一種鋼制連桿內鑲鑄灰鑄鐵的方法，以解決裂解技術對連桿選材的局限，改善連桿裂解質量。基于此目的，本專利技術的技術方案是，其特征在于，鑄造連桿毛坯時將預熱的灰鑄鐵片預置于連桿體與連桿蓋的連接部位空腔處；澆注時通過鋼液強烈的熱作用，使灰鑄鐵片與鋼液接觸的界面熔融，冷凝后灰鑄鐵片與鋼材以冶金方式結合，制成復合連桿毛坯；然后在連桿的灰鑄鐵材料區開設裂解槽，采用裂解設備使連桿體與連桿蓋在灰鑄鐵材料區內完成脆斷剖分，利用斷裂面上自然的三維凹凸結構特征完成連桿體-蓋的精確定位與裝配。 ，具體步驟為 A)鑄造連桿毛坯時將預熱的灰鑄鐵片3預置于連桿體I與連桿蓋2的連接部位空腔處； B)澆注時通過鋼液的熱作用，使灰鑄鐵片3與鋼液接觸的界面熔融，冷凝后灰鑄鐵片3與鋼材以冶金方式結合，制成復合連桿毛坯； C)擴散退火/正火處理； D)以上制成的復合連桿毛坯或進行鍛造，調質熱處理； E)在連桿的灰鑄鐵材料區開設裂解槽4，用裂解設備使連桿體I與連桿蓋2在灰鑄鐵材料區內完成脆斷剖分； F)利用脆斷剖分斷裂面上自然的三維凹凸結構特征完成連桿體-蓋的精確定位與裝配。連桿毛坯采用砂型鑄造、熔模鑄造、消失模鑄造。灰鑄鐵材料含碳量質量百分比為2. 2^4. 0%，熔點為110(Tl30(TC，鑲嵌的灰鑄鐵片厚度為O. lmnTlOmm。為增加灰鑄鐵與母材的結合強度，將鑲嵌的灰鑄鐵片制作為包括前表面、與前表面對應的后表面和四個側面，其中將直接接觸連桿體與連桿蓋的側面上切割有一貫通的V形凹槽，或將直接接觸連桿體與連桿蓋的側面外形制成鋸齒形結構。澆鑄前預先對鑄型進行預熱，使鑄型內部鑲嵌的灰鑄鐵充分預熱至40(T90(TC，以避免金屬液與灰鑄鐵接觸時因熱應力和相變應力而產生界面裂紋，從而提高母材與灰鑄鐵界面的冶金結合質量。所述的，其特征在于，所述步驟A)、B)替換為，鑄造連桿毛坯時，先在連桿體I與連桿蓋2型腔處澆注鋼液，待鋼液冷凝至半凝固狀態時，抽去隔板，澆注灰鑄鐵鐵水，使灰鑄鐵與鋼材以冶金方式結合，制成復合連桿毛坯。以上制成的復合連桿毛坯或進行鍛造后再進行裂解工藝加工。裂解連桿的制造工藝包括鑄造連桿毛坯；擴散退火/正火；鍛造；調質熱處理；加工裂解槽、裂解剖分及重新裝配。本專利技術的有益效果(1)在連桿體與連桿蓋的結合區鑲鑄一層灰鑄鐵，利用灰鑄鐵的低塑性、易脆斷性滿足連桿裂解加工技術要求，突破裂解技術對連桿材料的局限，增加連桿材料的可選范圍，降低制造成本，可將連桿的重量精度控制在1.5%。(2)在連桿的灰鑄鐵材料區實施裂解工藝，減小裂解過程中的裂解力，可有效改善連桿裂解過程中出現的撕裂、裂不開、掉渣、斷裂面錯位、連桿大頭變形等問題。(3)采用熔模鑄造、消失模鑄造來完成裂解連桿的精密成形，其幾何形狀、尺寸精度接近連桿成品尺寸，減少了加工費用，降低刀具磨損及能源消耗。(4)連桿結構設計時無需考慮預留切割余量、結合面磨削余量，因此連桿結構設計簡化、螺栓孔加工精度與成本降低。附圖說明圖1帶有灰鑄鐵鑲片的連桿示意圖。圖2連桿消失模鑄造工藝流程圖。圖3連桿熔模鑄造模殼示意圖。圖4連桿熔模鑄造流程圖。 圖中，I連桿蓋，2連桿蓋，3灰鑄鐵片，4裂解槽，5連桿螺栓，6冒口，7直澆道，8感應線圈，9砂型，10內澆道，11螺釘，12連桿模殼。具體實施例方式下面結合實施例進一步說明本專利技術的技術方案，但不能理解為這些實例是對技術方案的限制。實施例1 : 實施例1采用消失模鑄造工藝制造連桿還件。連桿主材料選擇中碳鋼40Cr,其價格適中，加工容易，經熱處理后可制造承受高負荷、沖擊的連桿零件，由于其韌性較大，室溫條件不能實現脆斷裂解，不能用于裂解連桿的制造。灰鑄鐵選擇HT200，其塑性與韌性遠低于鋼，易于脆斷剖分，其熔點為1145 1250°C。圖2為連桿消失模鑄造工藝圖，連桿垂直布置，連桿大頭朝下，小頭朝上，連桿體1、連桿蓋2和澆注系統內澆道10采用消失模型，冒口 6和直澆道7采用木模直接造型。鑄型制造時，首先制作連桿的聚苯乙烯泡沫塑料模的模具，再用該模具制作連桿的泡沫塑料模，然后在連桿的泡沫塑料模本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋼制裂解連桿的制造方法，其特征在于，具體步驟為：A）鑄造連桿毛坯時將預熱的灰鑄鐵片（3）預置于連桿體（1）與連桿蓋（2）的連接部位空腔處；B）澆注時通過鋼液的熱作用，使灰鑄鐵片（3）與鋼液接觸的界面熔融，冷凝后灰鑄鐵片（3）與鋼材以冶金方式結合，制成復合連桿毛坯；C）擴散退火/正火處理；?D）以上制成的復合連桿毛坯或進行鍛造，調質熱處理；E）在連桿的灰鑄鐵材料區開設裂解槽（4），用裂解設備使連桿體（1）與連桿蓋（2）在灰鑄鐵材料區內完成脆斷剖分；F）利用脆斷剖分斷裂面上自然的三維凹凸結構特征完成連桿體?蓋的精確定位與裝配。

【技術特征摘要】
1.一種鋼制裂解連桿的制造方法，其特征在于，具體步驟為 A)鑄造連桿毛坯時將預熱的灰鑄鐵片(3)預置于連桿體(I)與連桿蓋(2)的連接部位空腔處； B)澆注時通過鋼液的熱作用，使灰鑄鐵片(3)與鋼液接觸的界面熔融，冷凝后灰鑄鐵片(3)與鋼材以冶金方式結合，制成復合連桿毛坯； C)擴散退火/正火處理； D)以上制成的復合連桿毛坯或進行鍛造，調質熱處理； E )在連桿的灰鑄鐵材料區開設裂解槽(4 ),用裂解設備使連桿體(I)與連桿蓋(2 )在灰鑄鐵材料區內完成脆斷剖分； F)利用脆斷剖分斷裂面上自然的三維凹凸結構特征完成連桿體-蓋的精確定位與裝配。2.根據權利要求1所述的一種鋼制裂解連桿的制造方法，其特征在于，所述連桿毛坯采用砂型鑄造、熔模鑄造或消失模鑄造。3.根據權利要求1或2所述的一種鋼...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姜銀方，龍昆，姜文帆，萬鵬，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：