论车用空压机连杆材料及其发展趋势

摘要：综合性地分析空压机的连杆材料，一些低端的空压机运用传统的球墨铸铁和可锻铸铁的材料来将连杆进行生产，是发展的趋势，但是，将连杆运用粉末进行锻造对其具有一定的挑战性；虽然在连杆的模锻生产上，合金钢和碳素钢已经有了一定的位置，但是，还是会被粉末锻造和铝合金以及非调质结构钢的裂解连杆所代替，连杆的铝合金挤压铸造具有更大的优势。

关键词：空压机连杆；材料；发展；趋势

1传统的材料

1.1球墨铸铁和可锻铸铁

球墨铸铁和可锻铸铁都是空压机连杆传统的用材。很早以前，国外就采用珠光体对连杆进行可锻铸铁，珠光体相对成本比较低，已经将部分的锻钢连杆取代了。随着科学技术的发展，球铁技术也在不断地发展，在汽车零部件上，球铁技术已经被广泛地应用，球墨铸铁连杆替代了珠光体的可锻铸铁连杆。

1.2合金钢和碳素钢

合金钢和碳素钢也是空压杆传统的用材。一般情况下，空压机的排量比较大，适合采用调质或者正火的碳素钢连杆，抗拉的强度能够达到800N/mm²以上，硬度基本能够达到229269HBS，冲击的韧度能够达到60J/mm²以上。如果空压机的排量比较大，适合采用调质合金钢的连杆，抗拉的强度能够达到900N/mm²以上，硬度能够达到300HBS，冲击韧度能够达到80J/cm²。如此这样，空压机足够的塑性和强度就能够得以有效地保证，同时，也能够将良好的综合力学的性能获得。见表1所示。

2新型材料

2.1非调质结构钢

针对排量比较大的空压机，通常多用空压机的非调质钢连杆，该连杆利用非调钢主要分为两大类：高碳和微合金非调质的结构钢。微合金的非调质结构钢通常采用35MnVS和38MnV等相关的非调质钢，并将连杆经过体热模锻成形以后，将冷却的速度进行控制，将珠光体或者托氏体加上铁素体组织有效地获得，疲劳寿命很高。高碳非调质的结构钢就属于新型的高碳钢，对于裂解空压机连杆比较适用，致使生产工序有效地减少了，既能够将能源节省，又能够使成本降低，同时，在热处理的过程中，变形和淬火裂纹等相关质量缺陷的产生也能够有效地避免，从而使产品的质量得以有效地保证。从当前来看，运用高碳的非调质结构来模锻的空压机连杆主要有法国高碳微合金的非调质钢C70E3和德国高碳微合金非调质钢C70及C70S6等。

2.2铝合金

空压机中的铝合金连杆在所有的壁件中，属于厚壁件，如果想要得到质量比较优良的毛坯，运用压铸的工艺是很难得到的，若运用锻造工艺，虽然能够得到，但是生产的成本非常高，并且使用的锻造铝合金的耐磨性比较差，对于轴套和轴瓦铝合金连杆使用的要求很难得以满足。因此，铸造空压机铝合金连杆最佳的工艺就是挤压铸造工艺。从当前来看，应用挤压铸造工艺生产空压机铝合金连杆，主要使用ZL202和ZL108等相关的材料，通过压力的作用，使液态的铝合金材料结晶凝固，能够将组织晶粒细化和致密均匀以及表面光洁的优质连杆获得，该连杆力学性能比较好，机械加工量也少，与设计轻量化要求相符合，对于提升空压机的性能非常有利。空压機铝合金连杆的力学性能，见表2所示。

2.3粉末冶金

烧结锻造连杆和粉末锻造连杆运用粉末锻造法进行生产，最早起始于20世纪70年代，粉末锻造法，就是将精锻的工艺与常规的粉末冶金工艺进行有机地结合，不但具备机械的精锻优点，而且，粉末冶金特性也具备。有效运用粉末冶金法生产空压机的连杆，既有质量轻和精度高以及密度大的特qGjAR6XgcDilBAkCyNm/5A==点，又具有力学性能好和偏差小等相关的特点，而且，生产工序比较少，工艺的流程也比较短，从而使空机压生产连杆的成本得以有效地降低。与锻钢空压机连杆进行比较，能够节省材料大约为40%，可以使生产成本大约降低10%，可以将能源消耗节约大约为50%。

2.4塑料

塑料能够导致空压面的连杆明显地轻量化，在空压机上，将摆动的质量最多能够减少40%，塑料连杆可以利用碳纤维强化进行制造，这是主要的机理。但是，从当前来看，疲劳强度还没有达到理想的效果，并且，布放的工艺非常复杂，纤维材料的价格也相对比较高，成本太高使空压机塑料连杆的研发受到严重地限制，因此，从近期来看，空压机塑料连杆很难大量地应用。

3空压机连杆材料的展望

空压机的连杆采用传统的球墨铸铁和可锻铸铁的材料进行生产，价格占有比较大的优势，所以，一部分比较低端的空压还在应用，但是，粉末锻造连杆对他们也是一个很大的挑战。空压机的连杆的合金钢模锻和碳素钢的生产虽然已经有了定的位置，但是，空压机连杆的粉末锻造和铝合金铸造以及非调质结构钢的裂解的相继出现，很有将合金钢和碳素钢模锻取代的趋势，随着科学技术的快速发展，粉末锻造和挤压铸造以及裂解的技术也在逐步地提升，也会将其它的工艺取代。特别针对于铝合金的挤压铸造连杆而言，与设计轻量化理念相符合，能够将空压机工况进行有效地改善，将空压机可靠性得以提升，从而使空压机使用的寿命得以延长。从当前来看，高端的空压机铝合金挤压铸造连杆，国外已大批量生产，并且已打入到国内的市场。虽然在国内铝合金空压机连杆的生产厂家也有一些，但是，在工艺和材料等方面还存在一些问题需要解决。

4结语

综上所述，从当前来看，质量最轻的就是碳纤维强化塑料空压机连杆，但是，经济和技术方面还存在一些问题，需要解决，才可以批量地进行生产和应用。