連桿是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的核心零件之一，其失效形式是疲勞斷裂和過量變形，通常疲勞斷裂的部位是在連桿上的三個(gè)高應(yīng)力區(qū)域。連桿的工作條件要求連桿具有較高的強(qiáng)度和抗疲勞性能，又要求具有足夠的剛性和韌性。鍛造連桿的材料主要是非調(diào)質(zhì)鋼，對應(yīng)力集中很敏感，因此，在連桿外形、過渡圓角等方面要求嚴(yán)格。連桿鍛件生產(chǎn)中，常見的問題有脫碳、折紋、錯(cuò)差、切邊拉痕、脹斷掉渣等。本文主要針對鍛造連桿的常見問題及解決方法進(jìn)行闡述，希望對大家有借鑒作用。
鍛造連桿常見問題
鍛件脫碳
⑴發(fā)生問題。連桿一般要求脫碳≤0.3mm(部分產(chǎn)品要求脫碳≤0.2mm)，不允許全脫碳。非調(diào)質(zhì)鋼連桿在生產(chǎn)過程中，易產(chǎn)生脫碳現(xiàn)象，超出標(biāo)準(zhǔn)脫碳層的連桿，使用壽命將受到影響。脫碳形成的主要原因是：坯料溫度過高、加熱時(shí)間過長、高溫料箱內(nèi)堆積或爐內(nèi)長時(shí)間保溫、多次加熱，以及電加熱爐急劇升溫等。連桿脫碳較嚴(yán)重的情況如圖1所示。
⑵解決方案。1)加強(qiáng)生產(chǎn)過程質(zhì)量控制，避免出現(xiàn)料溫過高、多次加熱、悶料等情況；2)改進(jìn)加熱爐，一方面縮短加熱時(shí)間，另一方面避免加熱中的坯料在爐子銜接部位暴露在空氣中，如圖2(a)所示；3)增設(shè)了高溫棒料冷卻輸送帶，避免高溫棒料堆積，如圖3所示。改進(jìn)后的脫碳效果如圖4所示。
鍛件折紋
⑴發(fā)生問題。連桿大部分表面都是非加工面，且表面質(zhì)量要求很高，一旦出現(xiàn)折紋只能報(bào)廢，導(dǎo)致連桿廢品率高達(dá)7%左右，造成極大的浪費(fèi)，折紋實(shí)物如圖5所示。
⑵解決方案。此類型的折紋，主要原因是輥鍛模具設(shè)計(jì)缺陷及使用維護(hù)不當(dāng)，導(dǎo)致坯料的端頭或輥坯缺陷造成的。措施：1)輥鍛模具型槽尾部開通，便于調(diào)整輥坯長度，確保輥坯長度方向完全覆蓋模具型槽，如圖6所示；2)輥鍛模具型槽優(yōu)化，確保輥坯坯料分配與鍛模型槽相應(yīng)部位對應(yīng)，如圖7所示；3)增加輥鍛機(jī)夾鉗噴水除氧化皮工序，避免氧化皮堆積后夾傷坯料，如圖8所示；4)制訂輥鍛模具使用、維護(hù)及更換規(guī)則，避免模具上的砂眼、疲勞紋等在輥坯上形成缺陷；5)優(yōu)化連桿輥坯壓扁厚度尺寸，使輥坯缺陷排到飛邊上，避免打入鍛件形成折紋。
鍛件錯(cuò)差
⑴發(fā)生問題。連桿錯(cuò)差要求較高，錯(cuò)差≤0.5 mm，部分連桿要求錯(cuò)差≤0.3mm，鍛件錯(cuò)差將導(dǎo)致產(chǎn)品加工后出現(xiàn)壁厚超差、孔邊緣倒角不均勻、孔內(nèi)黑皮等現(xiàn)象，產(chǎn)品錯(cuò)差現(xiàn)象如圖9所示。
⑵解決方案。針對連桿形狀、錯(cuò)差類型等問題，采用措施：1)優(yōu)化鍛模鎖扣結(jié)構(gòu)；2)鍛模局部補(bǔ)償設(shè)計(jì)等；3)改進(jìn)頂出結(jié)構(gòu)。
如圖10所示，連桿屬于長軸類產(chǎn)品，如果模具有足夠的空間，由兩個(gè)側(cè)鎖扣更改為四角角鎖扣，能有效改善鍛件扭轉(zhuǎn)錯(cuò)差。
如圖11所示，小頭是楔形類的連桿，切邊沖孔極易變形，導(dǎo)致分模面上下形狀不對稱，劃線表現(xiàn)為鍛件錯(cuò)差，通過模具對應(yīng)部位的補(bǔ)償設(shè)計(jì)，彌補(bǔ)了切邊沖孔變形量，確保錯(cuò)差量在公差范圍內(nèi)。
如圖12所示，因連桿大小頭頂出不同步，產(chǎn)生的變形量大小不一，變形量大的肉眼即可發(fā)現(xiàn)，變形量小的只能通過錯(cuò)差檢測表現(xiàn)出來。通過頂大小頭連皮使鍛件出模的方法，能有效避免此類問題。
鍛件切邊拉痕
⑴發(fā)生問題。連桿表面質(zhì)量要求十分嚴(yán)格，切邊部位出現(xiàn)的拉痕，不但影響表面質(zhì)量，有的探傷時(shí)還掛磁，為了控制此缺陷，生產(chǎn)中不得不頻繁停設(shè)備拆裝切邊模、打磨修理凹模刃口，既影響生產(chǎn)效率，又降低了模具使用壽命，已經(jīng)生產(chǎn)出的鍛件，拉痕淺的需要打磨修復(fù)，拉痕深的只能報(bào)廢，導(dǎo)致連桿生產(chǎn)成本極高。切邊拉痕如圖13所示。
