連桿是汽車發(fā)動機(圖1)的“心臟”部件，其精度和性能直接影響著發(fā)動機的整體質(zhì)量。如：功率輸出、油耗多少、噪聲分貝、平穩(wěn)程度、壽命長短等技術(shù)指標都與連桿的質(zhì)量相關(guān)。連桿的質(zhì)量80% 取決于連桿的鍛件質(zhì)量，本文就以C70S6 材質(zhì)的脹斷連桿(圖2)為例，對影響連桿鍛件質(zhì)量的因素進行簡單的剖析。

  連桿材料的影響

  連桿的鍛后組織是由材料的化學成分和鍛造工藝所決定的，材料各元素化學成分的含量是保證鍛后金相組織和力學性能的先天條件。如果材料進廠時不嚴格把關(guān)，導致某些關(guān)鍵微量元素超標或不足，單憑以后鍛造工藝改變是完全不可能的。因此，控制原材料的化學成分含量至關(guān)重要。鍛造廠在購料時必須與鋼廠簽訂嚴格的技術(shù)協(xié)議，使其控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，才能為鍛后連桿的質(zhì)量全面達標奠定可靠的基礎(chǔ)，否則將無法實現(xiàn)。C70S6 材料的化學成分含量詳見表1。

  此外，鋼材的宏觀組織、非金屬夾雜物、帶狀組織、晶粒度、熱鐓試驗、脫碳層、表面質(zhì)量、力學性能等指標也應在合同規(guī)定的指標范圍內(nèi)，否則不具備鍛造連桿的先天條件。

  鍛造工藝的影響

  為了滿足連桿的強度要求，保持良好的塑性、韌性和力學性能，鍛造工藝主要應控制以下四個方面。

  (1)鍛造加熱溫度。

  提高鍛造加熱溫度可以使V、Nb、Ti的碳氮化合物逐漸溶解到奧氏，中，冷卻過程中大量溶解的微合金碳氮化合物析出，可以提高鋼的強度和硬度，另一方面，溫度的升高也會帶來一些負面影響，如奧氏晶粒長大，顯微組織粗化，韌性下降。

  終鍛溫度。

  適當控制較低的終鍛溫度，可增加晶粒破碎，有效產(chǎn)生變形，誘發(fā)彌散顆粒析出，降低再結(jié)晶驅(qū)動力，細化晶粒，有利于增加鋼的韌性。

  (3)變形量和變形率。

  當變形量和變形速率較大時，奧氏體的晶粒尺寸破碎，奧氏體的粗晶再結(jié)晶為細晶。隨著晶界增多，有大量的形核點，形成大量細小的先共析鐵素體相變組織，這些組織均勻分布在鋼組織中，對鋼韌性的提高非常有利。

  (4)鍛造后的冷卻速度。

  鍛造后的冷卻速度對材料的性能有很大的影響。由于冷卻過程中相變復雜，自然冷卻不能有效控制非調(diào)質(zhì)鋼的質(zhì)量，所以鍛造后冷卻設(shè)置不受季節(jié)影響的冷卻裝置。事實上，800至500之間的冷卻控制對鋼的強度和韌性有影響，而在該溫度范圍之外的冷卻不能發(fā)揮應有的作用。因此，冷卻速度的優(yōu)化控制直接影響鋼的組織和性能，必須制定科學合理的鍛造工藝并嚴格執(zhí)行才能達到預期效果。

  連桿外形的影響

  連桿是發(fā)動機內(nèi)部復雜系數(shù)高的鍛件，其外部幾何形狀由多個曲面和不規(guī)則形狀組成。如圖3。它直接影響發(fā)動機工作時氣缸爆震、碰撞、斷裂和裝配位置的準確性和合理性。因此，在鍛造連桿時，必須控制以下關(guān)鍵參數(shù)，使加工出的連桿能夠滿足圖紙的精度要求，否則無法通過“后天”加工進行補償。

  (1)連桿孔中心距。

  它是影響大小孔不均勻性的主要因素。由于鍛件要求的公差范圍與連桿加工后要求的公差范圍不一致，前者要求的公差較大，后者要求的公差較小。因此，鍛造時，中心距必須控制在中位公差內(nèi)，并保持在總公差的1/2以內(nèi)，以滿足加工后的要求，否則，環(huán)帶的均勻性將超出公差。如圖4。

  控制連桿中心距波動范圍的關(guān)鍵是控制設(shè)備本身的溫度，保持模座溫度在一個恒定的范圍內(nèi)。此外，應根據(jù)不同的鍛造環(huán)境進行適當?shù)恼{(diào)整，否則只控制鍛造溫度，在同一套模具和相同的初始鍛造溫度下，鍛造連桿的中心距是不同的。

  連桿非加工面之間的相對位置。

  對于非加工表面如圖5)，如連桿肋頂部、腹板、螺孔兩側(cè)、異形小孔端面，單次測量各部位尺寸均在合格范圍內(nèi)。但有的在公差上限，有的在公差下限，容易造成相對位置超出圖紙要求的范圍。的原因

  但是在鍛造過程中，由于各種原因，金屬的速度和流向不能完全符合設(shè)計者的意愿。模具型腔窄而深，底弧小，過渡不順暢，容易導致金屬流動速度慢，導致鍛件未滿或勉強滿的現(xiàn)象。此外，擋料槽的位置、尺寸、橋?qū)?、間隙設(shè)計不當，容易造成金屬流動過快。這些都是設(shè)計上的缺陷，設(shè)計者要在實踐中反復跟進討論，根據(jù)實際鍛造情況逐步修改模具，才能達到預期目的。但要遵循模具設(shè)計的原則，即型腔的形狀不一定與“反”形完全一致，金屬的流速和流向可以改變。

  連桿設(shè)計的影響

  連桿加工后，應根據(jù)實際重量進行分組(某些連桿孔徑也應進行分組)。每組的重量相差指定的克數(shù)，并被分成指定數(shù)量的組。但實際上，鍛件加工后的重量控制范圍往往達不到給定的重量范圍。如果達到這個范圍，加工后會超過給定的組數(shù)，這將增加大量的鍛造成本。主要原因是連桿圖紙尺寸和重量不匹配。

  由于大部分連桿圖紙不是廠家設(shè)計的，這些圖紙確實存在非加工面輪廓尺寸被限制在上(下)公差內(nèi)，但加工后連桿的成品重量已經(jīng)分布在分組表的下(上)極限內(nèi)等問題。當尺寸和重量參數(shù)不允許修改時，鍛造重量范圍必然會減小。在這種情況下，它們的尺寸上下限只能在需要非加工面自由公差的位置進行微調(diào)，使重量范圍盡可能趨于裝配范圍。但不能達到加工后的組數(shù)范圍。好的辦法是改變設(shè)計參數(shù)，以符合客觀事實。