发动机连杆材料及工艺_蒋海勇

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1、蒋海勇：发动机连杆材料及工艺23工艺技术发动机连杆材料及工艺MaterialsandProductionTechniquesAppliedinEngineConnectingRod蒋海勇（一汽海马动力有限公司）〔摘要〕连杆轻量化的途径主要是制造工艺和材料的改进。本文对发动机连杆工艺和材料进行了较全面的分析论述，指出了今后连杆工艺和材料的应用发展趋势。〔关键词〕胀断连杆切断连杆40Cr35CrMoC70S636MnVS4粉末冶金Keywords:Expansio

2、nintotheconnectingrodConnectingrodwascutoff40Cr35CrMoC70S636MnVS4Powdermetallurgy1概述b)模锻连杆目前全球汽车正朝着轻量化、高输出、低成本，目前大量使用的连杆是模锻件，适用于高负以及安全、节能、环保、舒适等方向发展。发动机是荷、高转速发动机。锻造是使材料发生塑性变形，从汽车的心脏，而连杆作为发动机的核心受力部件，而变成具有一定形状和尺寸的锻件，改善组织结承受强烈的交变载荷，做复杂的平面运动。连杆受构，获得高的力学性

3、能。为满足连杆的大量需求，一力情况与质量成一定的比例关系。连杆的轻量化，般采用锤上模锻法，其主要工艺过程：钢坯加热（感不仅可以减少机械损失，提高发动机效率，而且可应加热）→初轧（自动轧钢机）成预制坯→精轧（锻以减少转动惯量，对发动机的振动噪声也有一定的模）满足产品要求形状和尺寸。对于锻造材料，以往改善。多选用调质钢，现可选用微合金非调质钢。锻造连连杆的结构设计非常成熟，连杆小头与活塞销杆质量偏差为3％～5％。连接，连杆大头与曲柄销相连，大、小头尺寸决定于c)粉锻连杆其承压面积。另外，大、小头通过

4、工字槽连接。因此，粉锻连杆是将常规粉末冶金工艺与机械精锻连杆轻量化的途径主要通过制造工艺和材料的改相结合，既具有粉末冶金的特性，又具有机械精锻进。的优点。其基本工艺流程如下：混粉→压制成预制2连杆制造工艺坯→烧结成锻坯→快速送至预热锻模→致密化闭模锻造成形。采用粉锻工艺制造的连杆，具有密度2.1连杆毛坯制造a)铸造连杆高，材料利用率高，力学性能好，锻件精度高，加工传统铸造连杆因成本优势，仍有美国通用和德余量少，质量偏差很小。粉锻连杆的质量偏差只有国大众汽车公司等采用可锻铸铁和球墨铸铁生产0.5％

5、，可以不必进行重量分组，给生产管理带来极连杆，用于轿车发动机，取代部分锻造连杆。铸造连大便利。杆经喷丸强化后，其疲劳强度可提高20％左右，铸美国、德国和日本有用粉锻连杆代替模锻连造连杆质量偏差为4％～7％。近来，可应用连杆体、杆，已用于批量装车。盖胀断工艺，减少加工工序，降低生产成本。但铸造d)粉末烧结连杆连杆晶粒粗大，强韧性能不足，难以满足高强度发常规粉末冶金烧结连杆，其疲劳强度等力学性动机的使用要求。能已达到铸造连杆的水平，成本低且重量偏差小，24内燃机与配件2013年第10期有望取代铸造连

6、杆。其基本工艺流程为：混粉→压制→烧结→烧结态连杆。粉末烧结连杆重量偏差也胀断面，断裂粗糙面定位只有0.5％，可不必进行重量分组。2.2连杆加工a)切断连杆传统连杆加工工艺采用分体加工法，其基本工艺流程是，用铣、锯、拉、磨等方法加工连杆体和连杆盖结合面→粗加工、半精加工连杆体和连杆盖大、小头孔→精加工连杆盖定位销孔和连杆体螺栓图2胀断连杆孔→装配连杆体和连杆盖→再精加工连杆大、小头3连杆材料孔。其加工工序多达17道。切断连杆需加工体、盖3.1调质钢结合面和定位销孔，采用定位销定位装配，零件数调质

7、钢经调质处理后有良好的强韧性能等综量多，而且重量偏大。图1，为某机型切断连杆方案，合指标，满足连杆强度、刚度及疲劳耐久等要求，材连杆重量331.4g。料及工艺成熟，目前国内大部分连杆材料还是用调b)胀断连杆质钢。现阶段普遍使用的调质钢材料为40Cr和胀断连杆工艺对材料的要求是，满足强韧等综35CrMo，其化学成分见表1，显微组织为回火索氏体合性能的前提下，限制韧性指标，使裂解后连杆断或者回火索氏体+少量铁素体，金相组织符合GB/T面呈现脆断特性，连杆大头胀裂时吸收能量少，变13320-2007中

8、的1～4级。机械性能见表2（调质后形量小（裂解前后直径平均变化量＜0.05mm）。目前材料性能）。可用于裂解工艺的材料有高碳钢、微合金钢、可锻表1铸铁、球墨铸铁、粉末冶金等。材料化学成分（％）胀断连杆基本工艺过程为：粗加工大、小头牌号CSiMnCrMoPS孔→钻螺栓孔→大头孔加工裂解槽→楔铁向下推40Cr0.37～0.440.17～0.370.50～0.800.80～1.10≤0.15≤0.035≤0.035动胀套对连杆产生压力→连杆大头从裂解槽裂35CrMo0.32～0.400.17～0.37