基于粉末鍛造的發動機高品質連桿研究

基于粉末鍛造的發動機高品質連桿研究

在高品質連桿的研究中，采用具有高屈服強度和疲勞特性的新材料得到了廣泛應用，如開發出的HS150、HS160和HS170合金材料。由于傳統的模具鍛造和機械加工方法難以滿足新材料的加工要求，因而開始出現各種新型加工工藝。其中，粉末鍛造因為其具有成形性能好、生產工藝可靠、鍛件精度高、近凈成形、生產效率高等優點而得到廣泛應用。介紹了連桿粉末鍛造技術，同時對利用粉末鍛造技術制造的連桿進行了力學性能測試。

粉末鍛造技術是將金屬粉末在封閉模具中進行壓制預成形、再通過鍛造最終成形的一種加工工藝。將粉末鍛造應用在連桿制造前，需要進行連桿材料的選擇。研究選擇了HS170合金材料，該材料包含2%Cu和0.32% MnS。添加的Cu元素在鍛造過程中被加熱，達到熔化溫度后迅速熔解，并通過毛細作用被吸入材料結構的空隙中，改善了材料的疲勞特性。添加的MnS能夠在切削工具和碎屑之間起到潤滑作用，改善了材料的機械加工性能。利用HS170合金材料進行連桿的粉末鍛造，首先將HS170合金粉末置于封閉模具中進行壓制預成形；然后進行1000℃高溫的鍛燒；最后燒結鍛坯出爐后立即進行鍛造，防止由于溫度降低而使連桿表層空隙增多。

對采用粉末鍛造技術制造的連桿進行了力學性能測試。在室溫條件下，采用一臺液壓伺服試驗機進行軸向橫幅疲勞測試，循環應力比設為-1，并利用透射電子顯微鏡觀察斷裂面的微觀結構。將溫度升高至150℃進行同樣試驗，驗證高溫環境下粉末鍛造連桿的力學性能。將試驗結果與常規模具鍛造連桿的力學性能進行對比。對比結果表明：①粉末鍛造連桿的強度增加了37%，疲勞特性改善了12.5%；②隨著溫度升高，粉末鍛造連桿的力學性能沒有出現下降，這主要是由于高溫使粉末鍛造連桿表面出現了第二相沉淀析出。

Edmond Ilia et al.SAE

2015-32-0850.

編譯：李臣