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          發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的技術(shù)演變歷程及發(fā)展趨勢(shì)
          來(lái)源:shdh17.com 發(fā)布時(shí)間:2023年11月10日
            連桿作為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵的部件之一,在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中需要承受活塞載荷的快速變化和慣性力,使得連桿的工作環(huán)境變得特別復(fù)雜。隨著中國(guó)制造業(yè)近30年的快速發(fā)展,目前連桿已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)。本文將介紹發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的技術(shù)演變過(guò)程,并對(duì)連桿的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析。

            連桿式結(jié)構(gòu)的演變過(guò)程

            平切連桿

            平切連桿是連桿早的制造形式。連桿的桿與蓋的連接面為切口精加工,定位方式包括銷(xiāo)釘定位、套筒定位、齒形定位和凸肩定位。連桿的桿與蓋的連接面需要多次加工,連桿的螺栓過(guò)孔和螺紋需要單獨(dú)加工。這種連桿的加工過(guò)程很多,桿與蓋的連接面有配合精度和加工精度誤差,連桿的二次連接復(fù)圓度差。

            脹斷連桿

            連桿斷裂技術(shù),又稱(chēng)連桿斷裂技術(shù),是20世紀(jì)90年代汽車(chē)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展成熟的一種連桿制造新技術(shù),是傳統(tǒng)連桿加工技術(shù)的重大變革,成為國(guó)家發(fā)動(dòng)機(jī)連桿制造業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。21世紀(jì)初,中國(guó)將連桿斷裂技術(shù)引入中國(guó),并進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)研發(fā)和批量生產(chǎn)。連桿斷裂是一種斷裂加工工藝,其加工工藝可減少35%以上,生產(chǎn)效率高。由于斷裂后蓋和桿的原始配置,桿和蓋之間的無(wú)縫連接大大提高了其二次組合的精度。

            連桿材料的演變過(guò)程

            調(diào)質(zhì)鋼材料

            大多數(shù)調(diào)質(zhì)鋼材料是45、42CrMo、40Cr、35CrMo等常規(guī)材料具有價(jià)格低廉、材料應(yīng)用廣泛的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是連桿毛坯鍛造后需要熱處理,污染環(huán)境,生產(chǎn)過(guò)程成本高。由于其材料特性的影響,調(diào)質(zhì)鋼只適用于平切連桿,因此目前應(yīng)用越來(lái)越少。

            非調(diào)質(zhì)鋼材料

            非調(diào)質(zhì)鋼材料是在中碳鋼的基礎(chǔ)上加入釩、鈦、釩、硫等微量合金元素。碳氮化合物出現(xiàn)在基本元素中,通過(guò)調(diào)節(jié)軋制和鍛造過(guò)程中的冷卻速度來(lái)加強(qiáng)材料。目前,大多數(shù)連桿材料是35MnV、C70S6、36MnVS4、46MnVS5等特殊材料的優(yōu)點(diǎn)是減少了毛坯鍛造后的熱處理,沒(méi)有環(huán)境污染,降低了生產(chǎn)過(guò)程的成本;缺點(diǎn)是價(jià)格偏高,只能應(yīng)用于特定行業(yè)。

            35MnV材料在調(diào)質(zhì)鋼的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),其沖擊韌性較大,不適用于膨脹斷裂材料。C70S6材料是膨脹斷裂連桿的初步研究結(jié)果,具有良好的膨脹斷裂性能、一般的機(jī)械性能和抗拉強(qiáng)度≥屈服強(qiáng)度900MPa≥550MPa。在C70S6材料的基礎(chǔ)上,36MnVS4材料提高了性能,其抗拉強(qiáng)度≥屈服強(qiáng)度為1000MPa≥750MPa,但由于碳含量低,其膨脹性能較差。在36MnVS4的基礎(chǔ)上,46MnVS5提高了膨脹性能,同樣具有抗拉強(qiáng)度。≥屈服強(qiáng)度為1000MPa≥目前,750MPa是新的膨脹斷連桿材料。

            粉末冶金材料

            汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿材料的構(gòu)成基本上可以分為粉末冶金和鍛鋼兩種。粉末冶金材料在北美汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)制造中應(yīng)用非常普遍。目前,鍛鋼材料主要用于中國(guó),不同的材料在其屬性上各有優(yōu)勢(shì)。然而,兩種材料在制造成本比例上有很大的不同。對(duì)于毛坯制造,鍛鋼約35%,冶金粉約60%。但在機(jī)械加工方面,鍛鋼約48%,冶金粉約40%。綜合計(jì)算成本,目前行業(yè)大多采用鍛鋼材料,粉末冶金材料也有待研究。

            鈦合金材料

            與鍛鋼連桿相比,鈦合金連桿的重量明顯減小,因此在發(fā)動(dòng)機(jī)活塞運(yùn)動(dòng)階段,連桿往復(fù)的慣性力會(huì)大大降低。企業(yè)在測(cè)試不同屬性的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí),會(huì)觀察曲軸上連桿的小油膜厚度。根據(jù)測(cè)量結(jié)果,可以發(fā)現(xiàn)鈦合金連桿和鋼連桿在油膜厚度基本相同的情況下,鈦合金連桿顯然比鍛鋼連桿發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高很多,因此發(fā)動(dòng)機(jī)的整體傳輸頻率也會(huì)增加。實(shí)踐研究表明,鈦合金連桿還可以控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的噪音,但這是一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題。

            發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的發(fā)展趨勢(shì)

            目前汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿材料的主要發(fā)展趨勢(shì)是采用輕質(zhì)金屬基復(fù)合材料。與其他連桿材料相比,金屬基復(fù)合材料在強(qiáng)度和質(zhì)量上具有很大的優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)階段應(yīng)重點(diǎn)解決金屬基復(fù)合材料連桿制造工藝的具體成本問(wèn)題。

            連桿結(jié)構(gòu)的性能主要是采用低摩擦的加工技術(shù),如連桿大小頭孔的高硬度,采用滾動(dòng)軸承代替現(xiàn)有襯套瓦的滑動(dòng)軸承。連桿孔加工成腰鼓形式,低負(fù)荷時(shí)線接觸,高負(fù)荷時(shí)面接觸,降低運(yùn)行過(guò)程中的摩擦力。

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