[发明专利]一种小型活塞发动机调质合金钢涨断连杆及制作工艺方法

说明书

本发明公开了一种小型活塞发动机调质合金钢涨断连杆及制作工艺方法，为调质合金钢材料连杆提供一种可行、可靠的制作工艺，为小型活塞式航空发动机提供结构简单、强度高、重量轻的涨断连杆。该涨断连杆制作工艺方法在连杆大头设置有涨断孔，涨断孔内设置引裂用的涨断槽，涨断时无须对大圆孔施加机械力；使得连杆涨断变得更加容易，优化的结构使连杆涨断后外表面缺损减少，实现调质合金钢连杆的涨断，使连杆工艺性、合格率得到提高，有效地提升了产品可靠性；增加连杆材料的可选范围，降低了制造成本。该涨断连杆制作工艺方法使连杆承载能力、抗剪切能力与装配质量大幅度提高，连杆大、小头的圆孔润滑效果增强，提高了效率。

技术领域

本发明涉及小型航空发动机技术领域，特别是涉及一种小型活塞发动机调质合金钢涨断连杆及制作工艺方法。

背景技术

连杆是小型活塞式航空发动机的关键运动部件之一，其承担着改变力的传递方向和方式的功能。相对普通活塞发动机，航空活塞发动机连杆的工作条件更为苛刻，在工作过程中承受着连续每秒高达90～120余次的高频率的周期性冲击力、惯性力和弯曲力，连杆的制造质量直接影响到发动机的性能和可靠性。二十纪九十年代，连杆涨断技术作为一项制造新工艺在汽车工业发达国家发展起来，从根本上改变了传统连杆加工方法。但是，该技术常规只能用于非调质钢材料，其原因在于调质合金钢材料的断面收缩率达到10％左右，不利于实现脆性断裂，难以控制涨断时断裂面的结构，同时涨断后的连杆大头孔易产生形状变形和残留应力，影响使用的可靠性和耐久性。

中国发明专利CN 105290743 A公开了“一种涨断调质锻钢连杆的方法”，提出在连杆切边和校正时利用冲裁模具在连杆大头形成凹槽，在余热淬火时，V型槽处由于应力集中会产生裂纹，再进行涨断。该方法存在冲裁两种凹槽均是在热锻压加工时同时形成，而此时形成的凹槽根部很难达到足以产生应力集中裂纹所需的曲率，冲裁模具耐用度也难以保证，而且连杆盖与连杆体的连接螺纹孔在涨断前未加工，后续对接后再加工，明显工艺性差，精度难保证，也没有解决调质合金钢涨断需要解决的主要矛盾，即断面收缩率引起的断裂面的结构难以控制问题。

发明专利CN 101307796A公布了“高强度合金钢连杆深冷脆化胀断工艺”，该工艺方法过程复杂而控制困难，且只能用于特定材料，而这种材料机械特性仅适用于大型大功率普通发动机，不适用于小型航空活塞发动机合金钢连杆结构小、重量轻、功重比高的要求。

同时，上述两项专利所提供的连杆涨断工艺方法都是通过在大头孔及其端面开设涨断槽的形式，并在大头孔中向外施加机械力，使连杆从应力集中且强度最低的涨断槽断裂，这种结构适用于在连杆大头孔中设置轴瓦、衬套的结构形式，其连杆大头孔母线均为非完整连续的圆柱面，不能作为滚针轴承外滚道；而且，这些专利技术所提供的连杆结构在涨断时要通过对大头孔壁施以机械外力，使连杆孔易产生形状变形和机械应力，从而影响使用的可靠性和耐久性。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种小型活塞发动机调质合金钢涨断连杆及制作工艺方法，其目的在于解决高强度调质合金钢连杆涨断技术的应用的受限问题和提高该连杆制造精度的一致性、精确性，为调质合金钢材料连杆提供一种可行、可靠的制造工艺，为小型活塞式航空发动机提供结构紧凑、重量轻的涨断连杆，改善小型活塞式航空发动机性能和适用范围。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:调质合金钢涨断连杆包括连杆盖、连杆、小圆孔、大圆孔、涨断孔、涨断槽、螺栓、油槽、大头油孔、小头油孔，所述连杆一端为连杆大头，另一端为连杆小头，连杆小头设有小圆孔，连杆大头与连杆盖通过螺栓连接组成大圆孔，连杆盖位于连杆大头端部，连杆大头端的两侧对称有凸台，凸台上的涨断面中间对称开有涨断孔，且位于涨断孔的对称位置设有涨断槽，涨断槽在涨断加工时形成初始断裂源；连杆大头的涨断孔均以连杆中心线对称设置，涨断孔半径与涨断面宽度相一致，连杆大头的中心线与连杆大头两侧的涨断孔、涨断槽的中心线及涨断面的中心线重合；所述连杆上靠近小圆孔与大圆孔相对的一侧分别设有小头油孔和大头油孔，小圆孔和大圆孔端分别设有与小头油孔和大头油孔贯通的油槽，用于润滑油对轴承进行润滑和冷却。