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双金属裂解型连杆的制造工艺研究
| 论文题名： | 双金属裂解型连杆的制造工艺研究 |
| 关键词： | 连杆部件;裂解加工;双金属;复合铸造;界面形成机理;脆性断裂 |
| 摘要： | 连杆是汽车发动机的核心零部件之一，传统机械锯切工艺已难以满足高性能连杆市场的需求。近年，日益成熟的裂解加工技术已逐渐应用于连杆批量生产，该技术通过可控断裂方式实现连杆体与连杆盖啮合面的加工，简化了两者配合面磨削和定位结构加工，极大的缩短了工艺流程短。但是，裂解技术对材料选择上要满足连杆强度性能指标，又要限制连杆韧性指标，使断口呈现脆性断裂特性。现阶段常用的裂解材料集中在粉末锻造材料、高碳钢、球墨铸铁和可锻铸铁，这些材料在裂解中也常存在撕裂、裂不开、掉渣、断裂面变形等缺陷，影响产品质量稳定性，制约了裂解技术的应用与推广。 本论文提出采用双金属复合技术制备裂解连杆毛坯。即连杆采用两种不同金属制备，连杆体与连杆盖采用高力学性能的2A14合金，而在连杆大头部设置裂解层，裂解层充填具有良好的脆断性的A390合金。通过复合挤压铸造工艺，使两种合金以冶金方式结合制造裂解连杆毛坯。本论文的主要研究结论如下: (1)研究双金属界面形成的机理，建立一维传热模型，计算出合金浇铸温度、浇铸时间间隔、隔离板预热温度等参数间的函数关系。以上述函数关系为依托，通过试验方法研究界面质量，结果表明:随着两合金液的浇注间隔增大，主体区金属液在接触隔离板后凝固加剧，其表面氧化严重，不利于冶金界面的形成，对隔离板进行预热处理可在一定程度上防止金属液的激冷效应。 (2)预制连杆大头部的裂解层时，通过施加挤压力使两种金属紧密接触，表面的氧化膜被外力碎化，使纯净金属显露，促进两合金形成牢固的冶金结合。另外，裂解层在压力条件下凝固，组织致密，为后续裂解工艺实施奠定基础。 (3)研究了复合铸坯界面质量与连接性能。最佳工艺条件下制备的双金属试样，其结合界面清晰、平直，无裂纹、孔洞等缺陷;界面附近显微硬度均呈梯度过渡，界面两侧有硅、铜、锰元素较明显的扩散现象;通过单拉检测其抗拉强度可达90.16Mpa，体现出典型冶金结合性质。 (4)对双金属进行了裂解试验，结果表明:缺口槽的开设减小了裂纹起裂点的散布性，有效避免了裂纹分叉、偏移、外缘暴口等问题;U型缺口槽与V型槽相比，裂纹失稳时的临界应力更大，使得裂纹对裂解区材料的缺陷敏感性更强;随缺口槽深度、加载速率增加，脆断剖分所需的裂解载荷减小。裂解面的断口平坦，表面有大量光亮的准解理面，显示出良好的啮合性能，但局部有微小的内裂纹，表面残留着块状的碎片，对断裂面的重新装配产生一定影响。但总体而言，裂解面具有良好的重新啮合定位性能，满足裂解工艺要求。 |
| 作者： | 龙昆 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 姜银方 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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