CN103934454B - 一种小型汽油机连杆毛坯的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于合金材料加工技术领域，公开了一种小型汽油机连杆毛坯的制备工艺，包括以下步骤：配料，助剂制备，热反应，二次混料以及烧结。本发明公开的汽油机连杆毛坯制备工艺具备工艺简单，能耗低，产品性能高等优点，弥补了现有技术的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种小型汽油机连杆毛坯的制备工艺，属于合金材料加工技术领域。
背景技术
随着我国冶金技术的不断发展，粉末冶金结构用途越来越广。粉末冶金作为一种近净成型技术，在生产结构件等批量大、尺寸精度高、加工费高昂的零件时有很大的经济优势，目前有一些汽车生产厂家尝试将该技术应用于汽油机连杆毛坯制备中。但是，利用粉末冶金制备的汽油机连杆结构件存在一个弱点：产品在未烧结前压坯强度很低，导致成型后的产品容易出现裂纹，且无法在制造过程中实际使用，这对汽车汽油机连杆制造来说是致命的缺陷，导致了粉末冶金结构件只能应用在中低风险受力件上，使用范围受到了很大的限制。
汽车连杆是汽车发动机的重要零部件，随着汽车行业的高速发展，连杆的产销量增速明显。连杆在工作过程中承受着很高的周期性冲击力、惯性力和弯曲力，其质量直接影响到发动机的性能。目前，高性能发动机对连杆提出更高的要求，强度、刚度要高，并要具有较高的韧性、纯净度和疲劳性能。现有技术中已有的连杆毛坯材料大多存在能耗较高，工艺复杂，而且连杆毛坯的性能达不到日益发展的发动机行业的需求。因此，我们需要开发一种工艺简单，能耗低，产品性能高的小型汽油机连杆毛坯的制备工艺。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种小型汽油机连杆毛坯的制备工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种小型汽油机连杆毛坯的制备工艺，它包括以下步骤：配料，助剂制备，热反应，二次混料以及烧结；具体包括如下步骤：
配料：按照重量份取如下原料，其中，铸钢粉150-200份，锰粉10-15份，铜粉5-10份，铬粉3-5份，钴粉2-3份，钼粉2-3份，碳化硅粉2-3份，氮化铝粉2-3份，钛酸钡粉1-2份，硬脂酸锌0.2-0.3份，氟化钙0.2-0.3份，甲基丙烯酸甲酯0.1-0.2份，硅胶粉0.1-0.2份；
助剂制备：将步骤1）的硬脂酸锌和氟化钙混合，加入与混合物等质量的水，500转/分钟的速度搅拌10分钟，添加甲基丙烯酸甲酯，然后缓缓升高温度至于70℃，恒温搅拌30分钟，搅拌速度为1000转/分钟，最后烘干，研碎成800目以上的粉末，即得；
热反应：将步骤1）中的铸钢粉、锰粉，铜粉，铬粉，钴粉，钼粉，碳化硅粉，氮化铝粉以及钛酸钡粉，添加到反应器中，搅拌均匀，然后添加步骤2）制备的助剂，加热到300-350℃，边加热边搅拌，搅拌速度为1000转/分钟，10分钟后，停止搅拌得到复合物A；
二次混料：待复合物A的温度降低至30℃时，然后往反应器中添加步骤1）中的硅胶粉，搅拌均匀，得到复合物B；
烧结：将复合物B取出，在8-10Mpa压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下800-900℃进行烧结3-5小时，然后冷却至室温即得。
优选地，
上述铸钢粉中各组分的质量分数如下:C：0.9-1.1%，Mn:0.8-1.0%，Si:0.4-0.6%，余量为Fe；
上述铸钢粉，锰粉，铜粉，铬粉，钴粉，钼粉，碳化硅粉，氮化铝粉，钛酸钡粉以及硅胶粉的粒径均控制在500目以上。
本发明取得的有益效果主要包括以下几个方面：
本发明制备的毛坯通过加入的助剂，使得产品内部组织结构的纵横均匀度，合金粉末分散均匀；该助剂在混合原料中提供了超细粉末，能够填充在金属较大大颗粒的缝隙间，从高了松装密度，同时提高了产品的耐磨和抗疲劳性能；本发明通过多次正交试验选择各种金属和非金属原料，配比较合理，在各方面的机械性能均表现出较好的性能，适用于制作小型汽油机连杆以及其他机械性能要求较高的金属件；本发明添加一定比例的硅胶，其特殊的分子结构和孔径可以与各原料紧密嵌合到一起；本发明选用添加适量的甲基丙烯酸甲酯、钴粉以及锰粉，可大大提高耐磨性；并且选用添加适量碳化硅和氮化铝用来替代其他重金属的含量，降低了重金属的利用；本发明制备工艺简单可行，可以大规模工业化生产，具备较好的市场应用前景。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，但是不应当看作是对本发明创新精神的限制。
实施例1
一种小型汽油机连杆毛坯的制备工艺，它包括以下步骤：配料，助剂制备，热反应，二次混料以及烧结；具体包括如下步骤：
1）配料：按照重量份取如下原料，其中，铸钢粉150份，锰粉10份，铜粉5份，铬粉3份，钴粉2份，钼粉2份，碳化硅粉2份，氮化铝粉2份，钛酸钡粉1份，硬脂酸锌0.2份，氟化钙0.2份，甲基丙烯酸甲酯0.1份，硅胶粉0.1份；上述铸钢粉中各组分的质量分数如下:C：0.9-1.1%，Mn:0.8-1.0%，Si:0.4-0.6%，余量为Fe；上述铸钢粉，锰粉，铜粉，铬粉，钴粉，钼粉，碳化硅粉，氮化铝粉，钛酸钡粉以及硅胶粉的粒径均控制在600目；
2）助剂制备：将步骤1）的硬脂酸锌和氟化钙混合，然后加入等质量的水，500转/分钟的速度搅拌10分钟，添加步骤1）中的甲基丙烯酸甲酯，然后缓缓升高温度至70℃，恒温搅拌30分钟，搅拌速度为1000转/分钟，最后烘干，研碎成900目的粉末，即得；
3）热反应：将步骤1）中的铸钢粉、锰粉，铜粉，铬粉，钴粉，钼粉，碳化硅粉，氮化铝粉以及钛酸钡粉，添加到反应器中，搅拌均匀，然后添加步骤2）制备的助剂，加热到300℃，边加热边搅拌，搅拌速度为1000转/分钟，10分钟后，停止搅拌得到复合物A；
4）二次混料：待复合物A的温度降低至30℃时，然后往反应器中添加步骤1）的硅胶粉，搅拌均匀，得到复合物B；
5）烧结：将复合物B取出，在8Mpa压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下800℃进行烧结5小时，然后冷却至室温即得。
上述工艺制备的汽油机连杆毛坯性能测试：
产品密度：7.68g/cm3
极限拉伸强度强度(MPa)：972
抗弯强度(MPa)：1901
伸长率(%)：36.0
冲击功（J）：63
屈服强度(MPa)：617。
实施例2
一种小型汽油机连杆毛坯的制备工艺，它包括以下步骤：配料，助剂制备，热反应，二次混料以及烧结；具体包括如下步骤：
1）配料：按照重量份取如下原料，其中，铸钢粉200份，锰粉15份，铜粉10份，铬粉5份，钴粉3份，钼粉3份，碳化硅粉3份，氮化铝粉3份，钛酸钡粉2份，硬脂酸锌0.3份，氟化钙0.3份，甲基丙烯酸甲酯0.2份，硅胶粉0.2份；上述铸钢粉中各组分的质量分数如下:C：0.9-1.1%，Mn:0.8-1.0%，Si:0.4-0.6%，余量为Fe；上述铸钢粉，锰粉，铜粉，铬粉，钴粉，钼粉，碳化硅粉，氮化铝粉，钛酸钡粉以及硅胶粉的粒径均控制在700目；
2）助剂制备：将步骤1）的硬脂酸锌和氟化钙混合，加入与混合物等质量的水，500转/分钟的速度搅拌10分钟，添加甲基丙烯酸甲酯，然后缓缓升高温度至于70℃，恒温搅拌30分钟，搅拌速度为1000转/分钟，最后烘干，研碎成1000目的粉末，即得；
3）热反应：将步骤1）中的铸钢粉、锰粉，铜粉，铬粉，钴粉，钼粉，碳化硅粉，氮化铝粉以及钛酸钡粉，添加到反应器中，搅拌均匀，然后添加步骤2）制备的助剂，加热到350℃，边加热边搅拌，搅拌速度为1000转/分钟，10分钟后，停止搅拌得到复合物A；
4）二次混料：待复合物A的温度降低至30℃时，然后往反应器中添加步骤1）中的硅胶粉，搅拌均匀，得到复合物B；
5）烧结：将复合物B取出，在10Mpa压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下900℃进行烧结3小时，然后冷却至室温即得。
上述工艺制备的汽油机连杆毛坯性能测试：
产品密度：7.72g/cm3
极限拉伸强度强度(MPa)：965
抗弯强度(MPa)：1946
伸长率(%)：35.3
冲击功（J）：67
屈服强度(MPa)：634。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种小型汽油机连杆毛坯的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括以下步骤：
1）配料：按照重量份取如下原料，其中，铸钢粉150-200份，锰粉10-15份，铜粉5-10份，铬粉3-5份，钴粉2-3份，钼粉2-3份，碳化硅粉2-3份，氮化铝粉2-3份，钛酸钡粉1-2份，硬脂酸锌0.2-0.3份，氟化钙0.2-0.3份，甲基丙烯酸甲酯0.1-0.2份，硅胶粉0.1-0.2份；
2）助剂制备：将步骤1）的硬脂酸锌和氟化钙混合，加入与混合物等质量的水，500转/分钟的速度搅拌10分钟，添加甲基丙烯酸甲酯，然后缓缓升高温度至70℃，恒温搅拌30分钟，搅拌速度为1000转/分钟，最后烘干，研碎成800目以上的粉末，即得；
3）热反应：将步骤1）中的铸钢粉、锰粉，铜粉，铬粉，钴粉，钼粉，碳化硅粉，氮化铝粉以及钛酸钡粉，添加到反应器中，搅拌均匀，然后添加步骤2）制备的助剂，加热到300-350℃，边加热边搅拌，搅拌速度为1000转/分钟，10分钟后，停止搅拌得到复合物A；
4）二次混料：待复合物A的温度降低至30℃时，然后往反应器中添加步骤1）中的硅胶粉，搅拌均匀，得到复合物B；
5）烧结：将复合物B取出，在8-10Mpa压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下800-900℃进行烧结3-5小时，然后冷却至室温即得。
2.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述铸钢粉中各组分的质量分数如下:C：0.9-1.1%，Mn:0.8-1.0%，Si:0.4-0.6%，余量为Fe。
3.如权利要求1或2所述的制备工艺，其特征在于，所述铸钢粉，锰粉，铜粉，铬粉，钴粉，钼粉，碳化硅粉，氮化铝粉，钛酸钡粉以及硅胶粉的粒径均控制在500目以上。
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