[发明专利]一种非调质钢连杆毛坯的铸锻成形复合工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于发动机连杆领域，具体涉及一种适用于汽车发动机非调质钢连杆锻件毛坯的铸锻复合成形工艺。

背景技术

连杆是发动机上的关键零件，在高频载荷下工作，对强度有较高的要求。其加工技术水平直接影响着发动机整机的制造水平与产品质量。发动机连杆的成形工艺主要有挤压铸造、楔横轧、辊锻、模锻、粉末冶金锻造等。目前，连杆成形主要采用楔横轧或辊锻制坯+模锻精成形的生产工艺。楔横轧和辊锻等对模具的使用寿命和设备吨位要求较高，采用铸造生产的连杆有缩松缩孔等铸造缺陷。

近些年非调质钢广泛应用于连杆的生产，这种钢是在低合金钢或中碳素结构钢的基础上中加入微量元素钒、钛、铌等，通过控制加热温度、加热速度、冷却速度等方式，使材料在锻后或扎后就获得较好的综合力学性能和均匀的微观组织，不必再进行调质热处理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的一些缺点，提出了一种非调质钢连杆毛坯成形的铸锻复合工艺，即首先铸造成形出连杆的铸件坯，然后进一步对其进行锻造成形，消除铸造疏松、气孔等缺陷并细化晶粒，获得满足表面精度和尺寸要求、性能良好的连杆毛坯。发动机连杆成形的铸、锻复合成形，，不只是简单意义上的二者叠加，而是将相互之间的优势劣势互补，从而改善产品的性能，提高了连杆的使用寿命，降低生产成本。

为解决上述技术存在的缺点，本发明采用如下具体方案实现的，结合附图说明如下：

一种非调质钢汽车连杆毛坯的铸锻成形复合工艺方法，包括如下步骤：

a)熔炼非调质钢；

b)浇注成形连杆铸件坯：将熔炼好的非调质钢金属液通过浇注系统注入铸造模具中，充型凝固，铸出铸件坯；

c)将铸件坯冷却落砂：空冷至常温后落砂；

d)表面清理：清理浇冒口、毛刺和铸件坯表面的砂；

e)将铸件坯加热；

f)模锻成形：将加热后的铸件坯放入锻造模具中最终成形；

g)将锻件坯切边；

h)将锻件坯调控冷却。

技术方案步骤b)中所述铸造模具，由上模、下模、浇注系统和冒口组成，一模四件，分型面设置在连杆铸件坯水平横置一半的平面上，为保证金属液在充型时流动平稳，铸件坯水平放置，采用中心顶浇铸，铸件坯型腔均匀分布在浇注系统的四周，金属液从浇口杯直接进入直浇道，在直浇道末端设置直浇道窝，充分缓冲金属液的流动速度，内浇道水平切入铸件坯的大头，冒口分布在内浇道切入处用于补缩。

技术方案步骤b)中所述铸件坯的尺寸，是根据非调质钢铸件坯锻造时的锻造比，材料的铸造收缩率、起模斜度、工艺补正量和后续锻造工艺等因素得到铸件坯的尺寸；所述锻造比，主要是指能够有效消除铸坯中的缩松、缩孔和气孔缺陷，细化晶粒，并且成形出合格连杆锻件坯所需的最小锻造比。

技术方案步骤b)中所述铸件坯是采用普通砂型铸造方法铸造，铸坯时采用一模多件；铸件坯铸造过程中直接铸造成形出连杆大小端孔。

技术方案步骤e)中所述加热是指：使用中频炉缓慢加热铸件坯到1150～1250℃。

技术方案步骤f)中所述锻造模具采用闭式热模锻，由终锻模膛一次成形；分模面选在具有最大水平投影尺寸的位置上，为了便于发现上下模在模锻过程中的错移，分模位置选在锻件坯侧面的中部；终锻后由冲连皮工序清除两端孔内生产的连皮。

技术方案步骤f)中所述模锻成形，模锻的加热温度控制在900-1100℃之间。

技术方案步骤f)中所述的铸件坯放入锻造模具中进行锻造，锻造工艺采用闭式热模锻，包括终锻和冲连皮两步工序；

技术方案步骤h)中所述冷却是指：所述的非调质钢连杆锻件坯控制冷却在通过式的辊链炉中进行，通过式的辊链炉分三区控温，一、二具有加热与冷却功能，三区只有冷却，连杆锻件坯通过后可通过控制各区的温度，实现冷却速度的控制；锻件坯入炉温度、出炉温度和连杆在炉中的运行时间由非调质钢材料的冷却工艺合理选择，出炉后空冷。

所述非调质钢汽车连杆毛坯的铸锻成形复合工艺方法还包括如下步骤：

1)喷丸处理；

2)检测。

与现有技术相比本发明的有益效果是:

1)本发明所研究的汽车发动机连杆不仅几何形状复杂而且对使用性能也有严格的要求。铸锻复合成形工艺集合了铸造工艺和锻造工艺的优点，非常适合加工对性能和精度要求都很高且结构复杂的零件。

2)本发明采用的铸锻成形复合工艺，能一次性获得近终产品的连杆，可有效降低能耗，提高生产效率。