[发明专利]用于高强韧钢连杆的连杆盖与连杆体定位面的高效深冷胀断加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机连杆的加工方法，具体涉及一种用于大功率发动机高强韧钢连杆的连杆盖与连杆体定位面的高效深冷胀断加工方法。

背景技术

随着发动机产业的飞速发展以及竞争的日益激烈，发动机生产企业对发动机零部件的设计与制造要求越来越高。连杆是发动机中的重要零部件，是将活塞直线往复运动转化为曲轴旋转运动的纽带，在发动机工作过程中，连杆既要承受装配载荷，同时需将活塞所受到的气体爆发压力传递给曲轴，这个过程中，曲轴作旋转运动，活塞做往复直线运动，而处于两者之间的连杆运动状态比较复杂，承受着很高的冲击力和交变应力等各种复杂的力。发动机是汽车的心脏，为了保证汽车的“心脏”能够长期稳定并且高效率的运作，这就对连杆的性能提出了比较苛刻的要求，即，要求连杆具有高的耐疲劳、抗冲击，又需要具备足够的强度、刚度及较好的韧性等。若连杆的刚度不够，可能引起连杆大头孔失圆，进而导致连杆大头轴瓦因油膜破坏而烧损；若连杆的刚度不够，还可能产生连杆杆身弯曲变形，造成活塞与气缸偏磨，活塞环漏气、窜油等现象。

而随着人类对发动机的需求量不断增加，而每台发动机中连杆数量由发动机的汽缸数量决定，即有多少个气缸就需要多少个连杆，因此连杆的需求量随着发动机增加量成数倍的增长，而高质量、高硬度与高强度的连杆属于加工难度和精密度要求都很高一种零件，传统的连杆加工方法具有工艺复杂、装拆繁琐、废品率高、经济性差等特点，不仅需要对连杆盖和连杆体的结合面进行拉削、铣削和磨削，还要钻、铰连杆盖上的定位销孔和连杆的螺栓孔，需要较多精加工机床复杂的加工工序，并花费大量的加工工时。此外，传统工艺加工的连杆，其连杆盖与连杆体的定位始终存在一定的误差，连杆盖与连杆体装配后残余应力留在连杆总成中。连杆加工完毕后，送到装配线与曲轴装配时要拆开连杆盖，此时残余应力释放出来，就会产生连杆大头孔变形现象，装机后就会影响发动机的性能。而采用新的加工方法——深冷胀断加工方法即可消除连杆盖与连杆体的定位误差，就会避免产生这一现象。由此可见为生产出高质量、低成本的连杆，实现连杆的无损断裂与精确配合，研究高效的连杆胀断方法具有重要意义。

由于一般发动机的连杆都是采用粉末锻造和70号钢锻造。这种材料经热处理后的脆性比较强，在相应的拉伸力、拉伸速度作用下即可使连杆达到脆性断裂。而大功率发动机由于功率大、转速高，连杆都采用综合机械性能高的高强韧钢材料如42CrMo。因为材料性能的特殊性，这种材料采用常规手段不能实现脆性断裂。因此需要研发出一种用于大功率发动机高强韧钢连杆盖与连杆体定位面的高效深冷胀断加工方法，来解决大功率发动机关键零件的制造等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于高强韧钢连杆的连杆盖与连杆体定位面的高效深冷胀断加工方法，具有加工工序简单、成本低的特点，可以确保大功率发动机高强韧钢连杆盖与连杆体的定位精度，生产出高质量、低成本的连杆。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于强韧钢连杆的连杆盖与连杆体定位面的高效深冷胀断加工方法，其特征在于包括以下步骤：

1)加工应力集中槽控制曲线分离面定向分离：采用激光加工的方法分别在连杆大头孔内侧两面径向加工两个对称分布的应力集中槽，应力集中槽的槽深H在0.35～0.45mm之间，应力集中槽的底部尖角R值尽量减小；

2)将上述加工完应力集中槽的高强韧钢连杆放入液氮储存罐中进行深冷处理；

3)快速楔形胀断：将上述深冷脆化后的高强韧钢连杆通过工装固定到压力机机体上，用压力机上带有的单边楔形压头快速下压进入连杆大头孔，完成连杆大头孔胀断，此时连杆盖和连杆体被胀开，胀断口沿应力集中槽胀断，形成无规则的胀断面，连杆盖与连杆体依靠胀断面一对一地定位。

作为改进，所述应力集中槽的横截面为V型，应力集中槽的槽深H为0.4mm。

作为改进，所述液氮储存罐的温度为-150～-190℃，深冷处理时间为1～5分钟，

再改进，所述压力机的单边楔形压头对应于连杆小头孔方向的一边为直边，对应于连杆大头孔方向的一边为楔形。

再改进，所述连杆大头孔与单边楔形压头之间还设有胀套，胀套为一对半圆套筒，连杆大头孔套设在胀套的上部，胀套的下部与机体固定，二个半圆套筒对合后形成供单边楔形压头插入的单边楔形孔，其中位于连杆小头孔方向的半圆套筒与压力机机体刚性联接，位于连杆大头孔方向的半圆套筒可相对移动。