粉末锻造与连杆成形课件

粉末锻造与连杆成形粉末锻造的定义：粉末锻造是指将烧结的预成形坯,经加热后,在闭式模中锻造成零件的工艺,是将传统的粉末冶金和精密模锻结合起来的一种新工艺。它是将传统粉末冶金和精密锻造结合起来的一种新工艺，并兼两者的优点。粉末锻造的特点：（1）近净成型，材料利用率高（2）机械性能高，力学性能突出（3）成分可调整（4）生产效率高（5）产品成本低（6）锻件精度高（7）锻造模具和切削刀具寿命高粉末锻造的优点：（3）粉末锻造无飞边，机械加工量少，材料利用率可高达90%以上（普通模锻为40%-50%）。（4）锻件尺寸精度高和表面粗糙度低，可达精密模锻水平。（5）粉末锻造可成形复杂的零件，如齿轮、花键轴等。工艺流程：工艺要点：（1）粉末原料，包括粉末原料的还原、磁选、筛分、混料（2）预成形坯的设计：其形状必须在断裂极限和最佳性能值之间。主要有两种预制坯：近似锻件形状与简单形状。（3）加热（4）锻造（5）后续处理，如退火、调质或时效处理。也可进行各种表面处理，如渗碳淬火、氧化和蒸汽处理等。应用：典型产品包括粉末锻造连杆、齿轮、轴承环、活塞等。粉末锻造的发展：(2)净成型或近净成型能力、独有的冶金特性以及结合了热处理的工艺,降低了总制造成本。(3)与常规的加工方法相比,粉末锻造避免了大量的资本投入。(4)粉末锻造材料性能和工艺参数获得了广泛的认可。连杆的成形工艺发动机连杆承担着把活塞的直线运动，通过曲柄转换为往复回转运动，不仅要求抗拉、抗弯、而且要求耐磨、耐冲击，其综合机械性能要求苛刻。连杆成形的工艺分析：2.连杆的最新材料非调质钢：由于省略了锻后的热处理，非调质钢不仅节省了生产工序，从而降低了成本。复合材料：复合材料的高成本制约了其大范围的应用。钛合金材料：我国钛矿储量世界第一，所以钛在我国有广阔的应用前景，最大障碍是其高成本，故而降低成本是钛合金研制和生产工艺开发的重点。粉末冶金材料：国内，一汽丰越发动机厂生产的V6系列发动机连杆采用的是粉末冶金锻造连杆。粉末冶金连杆有技术经济性的优点，与锻钢相比有较好的机械性能和重量精度。连杆成形的工艺分析：3.连杆先进工艺：撑断工艺：配粉-压制-烧结-热锻-机加

在连杆体和盖的剖分部位开一缺口,然后采用涨开方法将它们撑开,从而产生一个不需任何加工的,呈锯齿形及精配好的分型面。采用此种新切断工艺,不仅能使上下轴瓦的适配准确,而可省去剖分时的机械加工。连杆的典型工艺分析1.模铸连杆：传统铸造工艺具有成本较低的优势和多年的生产经验，因而可以采用了模铸工艺生产连杆，以珠光体可锻铸铁连杆和球铁连杆为代表。模铸：把液态的钢水浇铸成固态的钢坯，每浇一次要做模具，冷却再脱模，占地面积大，时间比较长，生产效率低。连杆的典型工艺分析2.粉末锻造连杆：金属制粉-配料混合-压制成形-烧结-锻造-喷丸处理-机械加工（采用胀断技术使连杆和连杆盖分离）-检验常规粉末冶金（一次烧结）工艺。连杆的典型工艺分析3.锻造连杆：模锻：下料-坯料加热-锤上模锻或曲柄压力机上模锻-切边-退火-清理-润滑-体积精压-切边-平面精压-锻件检验-入库辊锻：下料-坯料加热-辊锻-切边-退火-清理-润滑-体积精压-切边-平面精压-锻件检验-入库

连杆的典型工艺分析4.铸造-锻压复合工艺：原料-熔融-浇铸-落砂处理-热处理-热模压-机加工（喷丸强化-撑断剖分连杆体与盖）5.粉末冶金等温压制工艺：原料粉末-等温压制-钻孔与攻螺纹-烧结-回火-断裂剖分。连杆的典型工艺分析6.粉末热挤压-锻造工艺：其显微组织比铸造的晶粒细小且均匀分布，故具有低热膨胀、高耐磨性、高强度等特性。7.碳纤维强化工艺：一是使用层压塑料制作承受压应力的杆身和用碳纤维增强塑料（ＣＦＲＰ）制作承受拉压力的外圈；另一种连杆是用多向层压（ＣＦＲＰ）制作的。使用这些技术制作了剖分式和整体式连杆。

试验结果表明，这种塑料连杆能显著轻量化，并在发动机中最多可减少40%的摆动物体的质量。但它至今尚未获得令人满意的疲劳强度，并由于纤维材料价格昂贵和生产布放纤维的工艺复杂，使制造成本居高不下。除非在工艺和材料上有大的革新和突破，否则难以产业化。连杆成形的工艺分析：4.连杆成形工艺类型连杆加工的发展方向是:减轻连杆质量,在高承载能力批量生产中尽可能减少连杆的质量公差(目前,粉末锻造连杆的质量精度可达1%,锻钢连杆为2.5%);在现有基础上进一步提高锻件表面质量;采用新型材料节能材料(目前采用非调质钢和控锻控冷技术),降低连杆成本。另外,由于产品更新换代的加快,各种使用性能指标的不断提高,对产品质量也提出了更高要求。连杆成形的工艺分析：决定产品质量的主要因素有两个方面,一是组成产品各个零部件的内部机械性能;另一个是产品尺寸加工精度。其中零部件的机械性能对设备的寿命及其运行的安全性起了决定作用。它的好坏主要取决于其毛坯成形工艺及其热处理方法的优劣。粉末锻造连杆的特点：（2）连杆锻后空冷或淬火。锻后空冷与非调钢的性质相同,要在金属粉中添加可弥散强化基体的合金元素,最终组织为珠光体+铁素体。锻后直接淬火连杆的强度和韧性通过锻造提高粉坯的密度和添加合金元素保证,使粉末锻造连杆具有足够的淬透性,从而达到锻钢连杆的水平。粉末锻造连杆的特点：（3）连杆小头及杆部等关键部位,力学性能可达:Rm=780～1000MPa、Rp0.2=540MPa、A=15%、Z=35%;连杆疲劳强度完全可以达到锻钢连杆的水平,甚至强度更高。如美国赛车连杆的疲劳强度从普通模锻件的σ-1=290MPa提高到粉末锻件的σ-1=340MPa,分析表明这是由于基体中晶粒较细、无偏析、且呈现连续纤维分布所致;粉末锻造连杆的特点：（4）连杆的质量偏差小,仅0.5%,而普通锻造连杆的质量偏差为2.5%;（5）连杆尺寸精度高,同时结合裂解法剖分连杆体和盖,使得机械加工工序大幅减少。粉末锻造连杆大头均采用裂解加工工艺,裂解加工具有加工工序少、生产效率高、设