連桿的鍛造工藝及其應用

摘 要:本文主要闡述了連桿的鍛造工藝及在生產過程中易出現的問題及解決措施，對提高連桿質量提供了有效幫助。

關鍵詞:鍛造工藝輥鍛切邊沖孔

中圖分類號:TG316文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(b)-0056-01

Abstract:This text has mainly explained forging craft and problem apt to appear and settlement measure in process of production of the connecting rod， have offered effective help in improving the quality of connecting rod.

Keywords:Forgingroller;Cut edge and wash

隨著汽車行業的發展，發動機的功率的增大，對連桿的質量要求也越來越高。連桿在工作的時，不但受到氣缸內氣體強大的爆發力，還受到往返慣性力和旋轉慣性力。在這種條件下，連桿的小頭到桿部的過渡區、桿部中間和大頭到桿部的過渡區容易出現斷裂。因此，選擇合適連桿的材料、合理的鍛造工藝是保證連桿所要求的加工工藝性和零件最終熱處理后的性能起到至關重要的作用。

現以我們公司生產的連桿做簡單分析。

連桿的典型生產工序為:下料—加熱—輥鍛—模鍛—切邊沖孔—熱處理—噴丸—校正(如圖1)。

1 下料

常用的下料方式有:剪切和鋸切(常采用鋸切)。由于剪切端面不平及不圓，如需輥鍛制坯時，機械手有夾不住坯料落下的危險，為此通常有輥鍛機械手制坯連桿坯料的采用鋸切為好。

2 加熱

為改善作業環境，提高坯料的加熱質量，便于機械化自動生產，通常采用中頻感應加熱。感應加熱火耗低，一般在0.5%以下，氧化皮薄，易去除。由于生產存在一定的節拍，因此，為了降低坯料加熱兩頭的溫差，坯料出膛前不能露出膛爐膛口，通常通過調節行程開關來控制。加熱溫度的高低影響鍛件的內在質量和外觀質量。溫度低對連桿的強度和后序熱處理較為有利，但溫度過低，金屬流動性差，模具磨損快，模具承受的打擊力大，容易開裂;溫度過高，連桿的塑性過高，金屬流動過快，造成充不滿，表面氧化嚴重等缺陷。因此，加熱溫度應在保證成型的條件下越低越好，一般取1200℃±50℃。

3 輥鍛

輥鍛質量的好壞直接影響連桿的質量，因此在輥鍛時應注意以下事項:

1)滾鍛模的表面質量，由于滾鍛模的壽命較長，但在使用一段時間后，模具表面會由于金屬流動產生不光滑，從而導致輥鍛坯料出現折疊。2)每次輥鍛的咬入點不一致，過渡段圓弧小。3)桿部和大小頭過渡區出現花瓣形狀。4)坯料表面凸凹不平，有劃傷和磕碰傷。e)輥鍛模磨損，使坯料分布不均，中間多，兩頭少5)機械手夾鉗夾傷坯料，鍛打過程中易產生折紋。

由于這些問題的存在，就會造成連桿的折疊、折紋、充不滿等缺陷。為了保證輥鍛質量，減少輥鍛產生的缺陷，應注意以下幾點。

1)設計輥鍛模要合理確定各道輥坯形狀與尺寸。2)合理分配各道的延伸系數，確定合適的型槽系。3)合理確定各道的前滑值。4) 準確計算各道輥坯截面尺寸和型槽尺寸。5) 提高模具加工制造精度，保證設計尺寸和重復制造精度。6)要提高和保證兩方向的定位精度，尤其是每道次翻轉90。更要保證定位精度。機械手橫移必須到位。7)生產過程中要經常觀察輥鍛模表面的變化，并要經常進行修整， 在修整中，要注意各道次的協調一致，使用過程中的修磨原則上只是型腔表面的修整，型腔不要大的變化，如需大的變化時，應進行模具翻新或報廢。還要經常檢查輥坯質量和鍛件質量，來驗證輥鍛工序質量和輥鍛模的質量。在型槽磨損變大后，必須及時調整輥鍛機上下軋輥的間距，以保證輥坯長度。

4 模鍛

連桿的模鍛成形設備主要有熱模鍛壓力機、電液錘、摩擦壓力機、模鍛錘。

1)預鍛后平移或翻轉到終鍛模膛內均可，但翻轉移動去除氧化皮效果明顯。2)輥坯未參加變形部分要壓扁，容易定位，并能去除氧化皮，在壓扁的同時，吹去坯料和存在型槽中的氧化皮。3)生產節拍盡最大程度保持一致，這樣能夠保證切邊后的鍛件溫度，有利于后續工序的質量控制，以提高產品質量。

連桿的裂紋、折紋、殘余飛邊、重量公差、表面麻坑是模鍛工序最容易出現的問題，解決這些問題的具體措施如下。

1)針對不同連桿的模鍛工藝和特點，合理預鍛模膛，使之和終鍛模膛達到最佳匹配。2)重視連桿工字型桿部的參數選取與模膛設計。使金屬合理的流動，避免產生折疊。3)合理設計預鍛大頭孔劈料凸臺的形狀尺寸，尤其是只鍛連桿的桿體時(連桿件桿和蓋分開鍛造)，其屬于叉口形的鍛件。如預鍛件劈料設計不當，坯料金屬流動不合理，則在叉口部位容易出現局部充不滿或流線渦流，造成廢品。4)鍛造模膛要及時修整、拋光并要注意匹配。5)模具制造時，要提高模具表面光潔度和制造精度。6)生產節拍要相對穩定，要控制好鍛打溫度，注意控制潤滑劑的噴涂量。控制設備的打擊力，特別要注意終鍛最后一次打擊能量要小，以免金屬大量流動在分模面處形成流線分層，在后續的熱處理工序中產生裂紋。7)生產過程中設備一定要處于完好狀態中。

5 切邊沖孔

連桿的切邊沖孔通常在熱態下進行的，利用鍛造后的余熱，切邊壓力小。在壓床上采用切邊沖孔復合模，在一次行程內完成。切邊沖孔過程中常遇到以下問題:

1)殘余毛邊不均:是因沖頭 凹模不匹配造成或間隙過過太造成的，一般沖頭 凹模間隙取0.5～0.8mm.2)切邊變形:切邊模凹模可做成波浪型，可防止大頭變形。除與上述原因基本相同外，鍛模和切邊模不匹配也是最其中原因之一。3)大頭孔上下兩面孔徑不一致，這是因為沖孔連皮太厚、切邊模間隙太大或切邊模刃口磨損造成的剪切力太大而產生的沖孔變形。4)為了防止切邊變形，可采用精度高的雙點切邊壓力機或在切邊模上設計導向裝置。

6 校正

連桿的校正比較簡單，主要是控制連桿的平面度和厚度。

7 結語

本文通過對連桿鍛造工藝分析，針對連桿鍛造時容易出現的問題，并提出了改進措施，以利于連桿鍛造質量的提高。

參考文獻

[1]鍛工手冊編寫組.鍛工手冊.北京:機械工業出版社.1976.