[发明专利]一种粉末冶金发动机连杆预成型坯锻造工艺

说明书

技术领域

本发明是一种粉末冶金发动机连杆热锻方法。通过对锻造工艺参数进行控制，生产粉末冶金发动机连杆。 

背景技术

据报道2010年我国的汽车产量约为1400万辆，国内汽车的发动机连杆一般采用传统的普通锻压和机械加工方法加工生产，为提高发动机性能，有些汽车生产厂家采用从国外进口的粉末冶金锻造连杆，替代现有产品。 

因此，国内传统方法生产的发动机连杆已经很难满足当今汽车等工业生产中高质量、高精度、高效率、低消耗、成本低的要求。 

上世纪，德国和美国对铁粉锻造开始研究，研制成功一种新型的金属塑性成形工艺粉末锻造，首次锻成连杆等零件，现有连杆中有两端，行业人员一般将端头较大的一端称为大头端。 

粉末锻造技术是常规的粉末冶金工艺和精密锻造有机结合而发展起来的一项颇具有市场竞争力的少、无切削金属加工方法，以金属粉末为原料，经过预成压制，在保护气氛中进行加热烧结以及作为主毛坯，然后在压力机上一次锻造成型和实现无毛边精密模锻，形成与普通锻造件相同密度、形状复杂的精密锻件。既有粉末冶金成形性能较好的优点，又能发挥锻造并此案有效改变金属材料组织和性能作用的特点，使粉末冶金和锻造工艺在生产上取得了新的突破，特别适宜大批量生产高强度、形状复杂的结构零件。 

目前国内发动机连杆一般采用普通模锻和机械加工方法，原料经加热，多道制坯辊锻、压力机预锻和终锻，最后精压、机械加工后制成连杆。这种方法存在工序长、质量偏差大、精度低、材料利用率低及成本高等缺点，已难以满足当今汽车、摩托车等工业生产中高质量、高精度、高效率、低消耗、低成本的要求。粉末冶金制品的性能与密度成正比，密度越高产品性能越高，达到理论密度的粉末冶金制品的机械性能可与致密金属相媲美，压制坯的密度虽然可达7.6 克/立方厘米，但比粉末锻造达到的7.8 克/立方厘米以上的密度相比，还存在明显不足，机械性能明显赶不上粉末锻造。特别在疲劳强度方面，由于微量空隙的存在，降低了连杆的裂纹敏感性，其疲劳强度超过致密金属。这也是粉末冶金锻造连杆替代传统锻造连杆的有利条件。 

发明内容

本发明对以上问题，本发明提出一种发动机连杆预成型锻造工艺。 

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段： 

一种发动机连杆预成件，连杆的各部位密度达7.8克/立方厘米，相对密度为99.6%，质量偏差小于0.5%。

进一步的，连杆大头部位和小头以及杆部关键部位，其抗拉强度为780-1000Mpa，0.2%屈服强度为540Mpa，伸长率为14%；疲劳强度，在拉伸载荷33.3Mpa，压缩载荷62.2Mpa的条件下，经一千万次周次疲劳试验，达到或者超过模锻连杆的性能要求。 

一种发动机连杆预成型锻造工艺，预成型坯的锻造工艺参数： 

A、          预成形坯准备：采用湿法混料：向10-20微米级合金料中加入0.1-0.5%液态粘合剂，将合金料均匀混合30-60分钟，使得加入的合金化合物粉粘附到母金属颗粒表面；

B、          采用热分解：加热650-850摄氏度分解粘合剂、合金化合物在还原气氛下发生还原反应，将合金化合物还原为纯金属并附到母金属颗粒表面；利用分解还原的纯金属微米级颗粒较大的活性，使其与母金属颗粒快速合金化，达到预合金均匀化的程度;

C、          制取预成形坯；

D、   高频加热加热温度1000-1150度；

E、    锻造：始锻温度1000-1150℃、终锻温度700-800℃、锻造压力500-750Mpa；

F、连杆大端裂解剖分；

G、后续加工---成品。

所述步骤D中加热在电磁高频加热炉进行加热，加热时间2-10分钟，电磁感应频率为15-20KHZ，电磁高频加热炉的导磁线圈依据连杆形状进行设计：所述导磁线圈螺旋矩形缠绕，连杆位于导磁线圈形成的空间内；导磁线圈形状为矩形，四周与连杆的距离5-20mm，且均匀， 

设计锻造始锻温度、终锻温度、锻造压力。使连杆的各部位密度达7.8克/立方厘米，（相对密度为99.6%），尤其是接近连杆小头端的杆部易断裂的部位，能获得设计所需要的密度。

力学性能均能达到设计要求，如在连杆大头部位和小头以及杆部等关键部位，其抗拉强度为780-1000Mpa，0.2%屈服强度为540Mpa，伸长率为14%。