[发明专利]一种钢制双金属裂解连杆的锻造方法

说明书

本发明提供一种钢制双金属裂解连杆的锻造方法，包括如下步骤：S1：通过铸造工艺制备钢制双金属裂解连杆的铸坯，其铸坯由连杆体、裂解区和连杆盖组成；S2：对铸坯进行正火处理，用于消除裂解材料及界面区域内的网状渗碳体，且促进双金属界面形成连续的扩散层；S3：将铸坯进行锻造，通过锻模来控制裂解材料的流动方向；S4：清理锻件表面毛刺，并抛丸处理；S5：对锻件调质处理，使连杆的力学性能达到要求，且保证裂解材料的裂解脆性；S6：开设裂解槽、裂解、重装，最终得到钢制双金属裂解连杆成品。本发明可以突破裂解连杆对于材料的限制，解决合金钢无法用于裂解连杆的生产制造问题。

技术领域

本发明属于传递动力零部件材料的锻造研究领域，具体涉及一种钢制双金属裂解连杆的锻造方法。

背景技术

连杆作为发动机内部传递动力的关键部件，不仅承受燃烧室产生的空气压力，还需要承受不断交替变换的载荷，这就要求连杆具备高强度、高硬度，以及良好的综合力学性能。传统的连杆制造先通过整体锻造，再锯、铣、磨加工连杆的主体和连杆盖的端面，最后在连杆体和连杆盖上加工螺栓孔，通过连接螺栓实现二者的合装。传统的连杆的加工工艺过于繁琐，效率低，质量差，承载能力弱。因此，新型的裂解连杆加工技术逐渐取代传统连杆加工工艺成为连杆生产的主流。

连杆工作环境的复杂性决定了普通单一材料很难满足裂解连杆的质量要求，当前，国外裂解连杆制造的主要材料为德国的C70S6高碳非调质钢，以及法国研制的SPLITASCO系列高碳钢，这一类材料具有良好的脆断性，但是其硬度较大，加工刀具磨损较快，制造成本高。国内制造连杆的非调质钢，主要有38MnVS、40MnV、48MnV等钒系和锰钒系。但是这些材料在实际的连杆加工过程中依然存在裂解变形、断面掉渣、装配精度不高等缺点，这些问题的存在严重阻碍了国内高质量连杆的生产与发展。

为了提高钢制裂解连杆的裂解质量与装配，目前主要对钢制裂解连杆的研究主要集中在两个方面：(1)裂解材料的研究。对裂解材料的研究主要是通过添加微量合金元素Mn、S、V、Cr、P等，提高材料的强度，实现材料的脆断；(2)改变裂解连杆的裂解方式。根据裂解设备的驱动方式不同，目前主要有三类裂解加工设备，分别为楔形块式裂解加工设备、液压活塞直接推动式裂解加工设备、水平力作用式裂解加工设备。以上方法和技术都不能从根本上突破裂解连杆对于材料的限制，普通的中碳钢、中碳合金钢依然无法用于裂解连杆的生产制造。

申请号为201210586143.6，名称为“一种钢制裂解连杆的制造方法”的专利提出在铸造裂解连杆时在连杆主体与连杆大头端的空隙处插入预热的灰铸铁，实现双金属在界面处的冶金结合。这种钢制裂解连杆制造方法存在如下缺点：灰铸铁的熔点较低，当主体材料浇铸温度较高时，裂解材料很容易过度熔化，导致裂解槽无法开设，连杆也无法进行裂解加工。

申请号为201210111190.5，名称为“一种复合双金属裂解连杆的制造方法”的专利提出现在连杆模具中浇铸连杆主体以及连杆盖，然后待其半凝固时抽离隔离板，浇铸裂解材料，该工艺能够实现双金属复合裂解连杆的制造。这种双金属裂解连杆的制造方法存在如下缺点，抽离隔离板时，隔离板容易黏连主体材料，很难顺利抽出，同时裂解材料浇铸时间很难准确掌握，双金属界面无法形成稳定的结合界面。

申请号为201510660790.0，名称为“一种双金属复合裂解连杆的熔模铸造方法”的专利提出通过熔模铸造工艺制备双金属裂解连杆。这种双金属裂解连杆的制造方法形成的裂解连杆没有经过锻造处理，铸件存在诸多铸造缺陷，界面结合质量差，机械性能不强，疲劳强度低，不能直接用于发动机。

为了解决上述专利技术存在的问题，本发明提出的钢制双金属裂解连杆的锻造方法，通过熔模铸造工艺实现连杆铸坯在双金属界面的熔合结合，锻造前的热处理可以增加双金属界面元素的扩散，形成稳定连续的扩散层，增强界面的结合强度；经过锻造可以提高连杆的综合力学性能，锻合铸件存在的缺陷；锻后的调质处理可以是连杆主体材料组织为调质组织，裂解材料为回火马氏体组织，有利于后续连杆的裂解加工。

发明内容