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BFL413F型风冷高速柴油机(增压)连杆奋材料为3)tC巧。图纸要求精锻并经调质处理,硬度HB261~304。在加工前毛坯进行表面喷丸强化处理,按sAE442标准A型试片弧高值为0.50~0.60mm.为满足图纸要求,对自制连杆毛坯进行了表面喷丸强化工艺试验。本文由抛丸机厂家整理

*、连杆喷丸强化工艺过程

1.喷丸工艺参救与试片弧离值关系的模拟试验
为了探索喷丸工艺参数与试片弧高值的关系,*先将引进的用于喷丸的sAE442标准A型试片(结构尺寸如图1所示)与夹模块(材料为T10A,热处理硬度伙HRC6o~64)装配(结构如图2所示)后放入Q3110型清理滚筒(离心式)喷丸机内作模拟试验,并用阿尔门(A加en)2书量规测定试片弧高值

A型试片材料:SAEl070冷轧弹簧钢,较后工序为兰色(或光亮)回火,硬度为HRC44~50.挠曲度:标准NO2非量规测量弧高值为士0.04mm。
Q3110型清理喷丸机的技术规格和喷丸工艺参数:
弹丸扩散角60~70度
滚筒转速3转/min
弹丸散射宽度100~200mm
喷丸时间30~120min
弹丸流量>60kg/min
覆盖率98%
叶轮转速2000转/min
弹丸材料为碳素弹簧钢丝(用GB699*65优质碳素钢70书或YBS*豹碳素工具钢TgA制造),规格为必1.2xl.2mm,硬度lRC44~50.
试验时,将4只试片按图2结构装配后同时放入喷丸机内,’并袭入它叨只弹簧`•”。开动喷丸机后,每间隔30min取出*只试片,测其弧高值,结果如下:
喷丸时间(min)30/60/90/120
试片弧高值(mm)0.59/0.74/0.78/0.78
喷丸强度(弧高值)与喷丸时间的关系曲线如图3所示。
从图3看出,30min后曲线变得平缓。而喷丸强度要求0.5~0.60mm,对应的喷丸时间为23~3Omin。对应喷丸30min时曲线上的点代表了喷丸强度的特征。很明显,以大于此点对应的时间喷丸,对试片产生的影响(弧高值增大)将是有限的。即弧高值达到“饱和”值,它所对应的时间称为“喷丸饱和时间”。作弧高值试验的目的之*,就是在其他喷丸工艺参数不变的情况下,寻求“喷丸饱和时间”。

2、自制连杆喷丸强化工艺过程
（1）*批自制连杆毛坯(未带试片)的喷丸工艺试验
*批自制连杆毛坯进行喷丸强化时,因引进A型试片及Almen量规尚未到厂,未能测定弧高值。喷丸15min抽*只连杆毛坯测定了工字筋正、反两面6个点的残余压应力。具体测定部位如图4所示。

*批自制连杆喷丸强化设备Q3ll0型的技术规格除叶轮转速为300。转/min外,其余均与清理喷丸机相同。弹丸为铅淬钢丝,规格为必1.2xl.2mm,硬度HRC4~50.
(2)第二批自制连杆毛坯喷丸强化(带试片)工艺试验
将A型试片与夹模块用4只M6螺钉紧固,而夹模块及试片同时夹持在*只废连杆乙坯工字筋部位(如图5所示),放入喷丸机滚筒内,与合格连杆毛坯20只*起喷丸。

喷丸机技术规格、弹丸规格,与*批自制连杆喷丸(未带试片)相同。不同的喷丸时间测得试片弧高值如下:
喷丸时间(min)15/20/25/30
试片弧高值(mm)0.67/0.85/0.90/0.98

二、连杆喷丸强化结呆及分析
喷丸强化工艺的检测标准是测量试片弧高值,而所要达到的较终目的则是使连杆表面产生冷作硬化层,并产生残余压应力。以提高连杆的疲劳强度。为鉴定连杆喷丸强化效果,在喷丸后对每批连杆进行了解剖测试和对比分析。
1.两批自制连杆毛坯喷丸强化效果
*批连杆经喷丸强化后,解剖测其表面脱碳层深为0.15~0.20mm,第二批连杆喷丸强化后解剖测得脱碳层深为0.45~0.60mm(见图8),西德连杆(经喷丸强化过)脱碳层深为0.15~0.20mm。对两批自制连杆及西德连杆所测表面残余压应力值见表l。测定部位见图4。测试压应力设备:XYL*73型X射线应力测定仪。连杆试样状态:调质处理加应力喷丸.调质处理规范:830~860℃淬火(油冷)
表1连杆脱碳层深度与喷丸后表面压应力值

注：1Mpa=0.1019716kgf/mm²
2.喷丸强化工艺提高连杆疲劳强度
(1)喷丸时使高速运动的弹丸流连续向连杆毛坯表面喷射。弹丸流的喷射犹如无数小锤向连杆表面锤击,致使连杆表面层产生极为强烈的塑性变形;即产生冷作硬化层(表面强化层)。从应力状态看,表面强化层产生了残余压应力,而内部则为拉应力.当连杆在工作中承受交变载荷时,残余压应力与外加交变应力相互作用,结果使连杆实际承受的拉应力减弱,从而提高连杆的疲劳强度。
(2)喷丸强化从组织结构看,强化层内形成了密度极高的位错,并在随后的交变应力和温度作用下,位错逐渐排列规则,形成多边形化。因此,强化层内逐渐形成更加微小的亚晶粒,使表面硬化层晶粒细化。
喷丸强化层内所具有的这种不同于心部(基体)的压应力状态和组织结构,是改善连杆的室温和高温疲劳强度以及提高抗应力腐蚀性能的两个重要因素.
(3)经喷丸形成的强化层对裂纹延伸扩展有明显的限制作用。因连杆表面上产生腐蚀多出现在经连杆扩展的裂纹处。裂纹在仅有拉应力的部位才扩展。喷丸使连杆表而上诱导出压应力层,可延缓这种裂纹的出现
三、结论
l,对自制39Cr5钢精锻连杆毛坯进行喷丸强化工艺试验,用Q3110型离心轮式强化喷丸机,叶轮转速为3000转m/in,利用必1,2又l.Zmm弹簧钢丝丸(HRc4~50),喷丸时间15min,测得SAE442标准A型试片弧高值(用AlmcnZ“量规测定)达到0.67mm,满足了连杆图纸要求.
2.在其它喷丸工艺参数不变时,叶轮转速(即弹丸流速)将直接影响喷丸强度和喷丸时间。叶轮转速愈高,则喷丸强度(弧高值)愈高,且喷丸时间愈短多反之亦然.本文由抛丸机厂家整理
3.连杆表面脱碳层深度直接影响喷丸强化效果,因此,严格控制连杆表面脱碳层深度是获得较高表面残余压应力的关键