基于粉末锻造的发动机高品质连杆研究

基于粉末锻造的发动机高品质连杆研究

在高品质连杆的研究中，采用具有高屈服强度和疲劳特性的新材料得到了广泛应用，如开发出的HS150、HS160和HS170合金材料。由于传统的模具锻造和机械加工方法难以满足新材料的加工要求，因而开始出现各种新型加工工艺。其中，粉末锻造因为其具有成形性能好、生产工艺可靠、锻件精度高、近净成形、生产效率高等优点而得到广泛应用。介绍了连杆粉末锻造技术，同时对利用粉末锻造技术制造的连杆进行了力学性能测试。

粉末锻造技术是将金属粉末在封闭模具中进行压制预成形、再通过锻造最终成形的一种加工工艺。将粉末锻造应用在连杆制造前，需要进行连杆材料的选择。研究选择了HS170合金材料，该材料包含2%Cu和0.32% MnS。添加的Cu元素在锻造过程中被加热，达到熔化温度后迅速熔解，并通过毛细作用被吸入材料结构的空隙中，改善了材料的疲劳特性。添加的MnS能够在切削工具和碎屑之间起到润滑作用，改善了材料的机械加工性能。利用HS170合金材料进行连杆的粉末锻造，首先将HS170合金粉末置于封闭模具中进行压制预成形；然后进行1000℃高温的锻烧；最后烧结锻坯出炉后立即进行锻造，防止由于温度降低而使连杆表层空隙增多。

对采用粉末锻造技术制造的连杆进行了力学性能测试。在室温条件下，采用一台液压伺服试验机进行轴向横幅疲劳测试，循环应力比设为-1，并利用透射电子显微镜观察断裂面的微观结构。将温度升高至150℃进行同样试验，验证高温环境下粉末锻造连杆的力学性能。将试验结果与常规模具锻造连杆的力学性能进行对比。对比结果表明：①粉末锻造连杆的强度增加了37%，疲劳特性改善了12.5%；②随着温度升高，粉末锻造连杆的力学性能没有出现下降，这主要是由于高温使粉末锻造连杆表面出现了第二相沉淀析出。

Edmond Ilia et al.SAE

2015-32-0850.

编译：李臣