一种稳固性连杆及其制备方法与流程

1.本发明属于机械部件技术领域，涉及一种稳固性连杆及其制备方法。


背景技术：

2.连杆是活塞与曲轴连接的部件，由连杆小头、杆身、连杆大头三部分构成；连杆的作用是将活塞承受的力传给曲轴，并将活塞往复运动变为曲轴的旋转运动。连杆是拖拉机曲柄连杆机构的重要组件，它上与活塞相连，下与曲轴相连。它的作用是把活塞承受的巨大压力传递给曲轴，使曲轴作圆周运动，将燃料燃烧产生的热能传递下去，最终转变为机械能对外输出。
3.连杆在使用过程中经常会产生杆身变形、弯曲、扭曲、双弯曲；连杆大、小头磨损、变形等损伤。因此，需要研究一种高稳固性连杆以提高使用寿命。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种坚固耐用、耐腐蚀的稳固性连杆。
5.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
6.一种稳固性连杆，所述稳固性连杆由稳固性连杆本体和磷酸锰涂层组成；所述连杆本体的原料包括40crmnmo、碳化硅、石墨粉，其中碳化硅、石墨粉的总质量占原料总质量的0.8～3％。
7.碳化硅的硬度较高，加入后能改善抗压强度、耐磨性和耐腐蚀性；石墨粉可增加原料中的碳含量，还可在熔融态金属中起到润滑的作用；碳化硅、石墨粉共同作用在烧结时可以提高连杆的综合性能。
8.作为优选，所述碳化硅、石墨粉的质量比为(0.1～2)：(0.1～2)。
9.作为优选，所述稳固性连杆本体包括连杆小头、杆身、连杆大头，其中连杆小头采用双曲型线。
10.作为优选，杆身截面为工字型。
11.本发明的稳固性连杆的杆身截面为工字型，相同截面积下，截面惯性矩越大，强度刚度越高；达到同样的强度刚度，截面惯性矩越大，截面面积越小，使用材料越少，重量越轻；为了实现轻量化及高强度刚度，本发明优选采用大截面惯性矩的型号。
12.作为优选，杆身的工字型截面从连杆大头到连杆小头逐步变小，连杆大头端、连杆小头端的面积比为(1.1～5)：1。
13.作为优选，所述磷酸锰涂层厚度为0.5～30μm，连杆小头上的磷酸锰涂层厚度为15～40μm。
14.一种稳固性连杆的制备方法，所述稳固性连杆的制备方法包括在连杆本体表面覆盖磷酸锰涂层，其中稳固性连杆本体通过将原料制粉后混合，再依次进行预压、烧结、热锻、热处理、喷丸处理、机加工后制得。
15.本发明采用粉末锻造技术，相比其他金属工艺，粉末锻造技术能够显著降低原材料消耗及能源消耗。并且粉末锻造的材料利用率高，后续机加工的余量小，从粉末原材料到成品零件，总的材料利用率可达90％以上；可直接获得形状复杂的制品；锻后的精度和粗糙度可达到精密模锻和精铸的水平。
16.作为优选，所述预压过程压力为300～900mpa，保压时间2～60s。
17.作为优选，所述烧结温度为1100～1600℃。
18.作为优选，所述热锻过程包括将烧结后的连杆在预热模中热锻，预热温度为200～500℃。
19.进一步优选，所述热锻压力为100～500mpa。
20.进一步优选，所述烧结后的连杆预热后进行预锻，预热温度为300～400℃。
21.作为优选，所述热处理过程分两阶段进行。
22.进一步优选，热处理过程第一阶段温度为800～900℃，保温后油冷；第二阶段温度为500～750℃，保温后水冷。
23.作为优选，所述磷酸锰涂层通过电解磷化处理制得。
24.进一步优选，电解磷化时间为1～500s，电压为1～120v。
25.作为优选，所述电解磷化液的ph为1～4，反应温度为5～35℃。
26.在低ph及低温下电解磷化能更好的保证涂层的稳固性和均匀性。
27.作为优选，所述电解磷化液中的锰离子含量为2～150g/l；溶剂包括硝酸和/或柠檬酸和/或磷酸。
28.作为优选，所述电解磷化液中还包括硼酸盐、氯酸盐、亚硝酸盐中的一种或多种。
29.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
30.1、本发明的稳固性连杆由稳固性连杆本体和磷酸锰涂层组成，具有较好的力学性能和耐腐蚀性能。
31.2、本发明采用粉末锻造技术，在降低原材料消耗及能源消耗的同时，保证稳固性连杆的精度。
32.3、本发明在金属原料粉末中加入碳化硅、石墨粉，增加稳固性连杆的耐腐蚀性和机械性能。
33.4、本发明采用电解磷化保证涂层的稳固性和均匀性。
34.5、本发明通过简单、低碳的方法制得使用寿命长且耐腐蚀的稳固性连杆。
具体实施方式
35.以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
36.如无特殊说明，本发明采用的材料为常规市售品，采用的方法为常规的技术手段。
37.本发明的稳固性连杆由稳固性连杆本体和磷酸锰涂层组成；
38.磷酸锰涂层厚度为0.5～50μm；连杆小头表面的磷酸锰涂层厚度厚于其他部分，连杆小头上的磷酸锰涂层厚度为15～50μm；
39.所述稳固性连杆本体包括连杆小头、杆身、连杆大头，其中杆身截面为工字型，连杆小头采用双曲型线。
40.所述稳固性连杆本体的制备过程包括：
41.将40crmnmo制粉(粒径为20～200um)后与质量比为(0.1～2)：(0.1～2)的碳化硅、石墨粉混合，其中碳化硅、石墨粉的加入总质量占原料总质量的0.8～3％；
42.将混合后的粉末进行预压，预压过程压力为300～900mpa，保压时间2～60s；
43.然后在1100～1600℃下进行烧结，得烧结后的工件；
44.将烧结后的工件预热后进行预锻，烧结后的工件的预热温度为300～400℃；预锻过程在预热模中进行，预热摸温度为200～500℃；热锻压力为100～500mpa；
45.然后进行热处理，热处理过程分两阶段进行；第一阶段温度为800～900℃，保温后油冷；第二阶段温度为500～750℃，保温后水冷；
46.工件冷却后进行喷丸处理和机加工，处理表面。
47.然后在连杆本体的表面覆盖磷酸锰涂层；
48.所述磷酸锰涂层通过电解磷化处理制得；电解磷化时间为1～50s，电压为1～50v；
49.所述电解磷化液的ph为1～4，反应温度为5～35℃；
50.所述电解磷化液中的锰离子含量为2～150g/l；溶剂包括硝酸和/或柠檬酸和/或磷酸；
51.所述电解磷化液中还包括硼酸盐、氯酸盐、亚硝酸盐中的一种或多种。
52.制得的稳固性连杆的抗拉强度＞1100mpa；在中性盐雾箱中可实现400h以上的耐蚀。
53.实施例1
54.本实施例的稳固性连杆由稳固性连杆本体和磷酸锰涂层组成；
55.磷酸锰涂层厚度为10μm；
56.所述稳固性连杆本体包括连杆小头、杆身、连杆大头，其中杆身截面为工字型，工字型的截面惯性矩i
x
:iy＝2.4；连杆小头采用双曲型线。
57.所述稳固性连杆本体的制备过程包括：
58.将40crmnmo制粉(粒径为50um)后与质量比为1.5：1的碳化硅、石墨粉混合，其中碳化硅、石墨粉的加入总质量占原料总质量的1.2％；
59.将混合后的粉末进行预压，预压过程压力为600mpa，保压时间8s；
60.然后在1430℃下进行烧结，得烧结后的工件；
61.将烧结后的工件预热后进行预锻，烧结后的工件的预热温度为360℃；预锻过程在预热模中进行，预热摸温度为300℃；热锻压力为280mpa；
62.然后进行热处理，热处理过程分两阶段进行；第一阶段温度为860℃，保温后油冷；第二阶段温度为630℃，保温后水冷；
63.工件冷却后进行喷丸处理和机加工，处理表面。
64.然后在连杆本体的表面覆盖磷酸锰涂层：
65.所述磷酸锰涂层通过电解磷化处理制得；电解磷化时间为10s，电压为23v；所述电解磷化液的ph为3～3.5，反应温度为25～30℃；所述电解磷化液中，硫酸锰中锰离子含量为140g/l；溶剂包括相同体积比的硝酸、磷酸和柠檬酸；所述电解磷化液中还包括含量为0.1％的硼酸盐和0.1％氯酸盐。
66.制得的稳固性连杆的抗拉强度为1172mpa；在中性盐雾箱中可实现480h的耐蚀。
67.实施例2
68.与实施例1相比，区别在于工字型的截面惯性矩i
x
:iy＝2.6。
69.相比于实施例1，本实施例的连杆，在相同的杆身工字型截面积下，抗拉强度提升了3.7％。
70.实施例3
71.与实施例1相比，区别在于热处理过程只进行第一阶段。
72.制得的连杆的抗拉强度降低了6.8％。
73.实施例4
74.与实施例1相比，区别在于电解磷化过程电解磷化时间为20s，电压为15v。
75.制得的磷酸锰涂层厚度为3μm；在中性盐雾箱中耐蚀时间为360h。
76.对比例1
77.与实施例1相比，区别在不覆盖磷酸锰涂层。
78.制得的连杆在中性盐雾箱中的耐蚀时间有较大的下降，但是由于原料体系中加入了碳化硅、石墨粉，相比于单一的40crmnmo，耐蚀性有一定提升。
79.对比例2
80.与实施例1相比，区别在连杆本体的原料仅为40crmnmo，没有加入碳化硅、石墨粉。
81.制得的连杆的抗拉强度仅为992mpa。
82.对比例3
83.与实施例1相比，区别在连杆本体的原料中碳化硅、石墨粉的总加入量为0.2％。
84.制得的连杆的抗拉强度为1012mpa。
85.综上所述，本发明通过简单、低碳的方法制得使用寿命长且耐腐蚀的稳固性连杆，该稳固性连杆由稳固性连杆本体和磷酸锰涂层组成；所述连杆本体的原料包括40crmnmo、碳化硅、石墨粉，碳化硅、石墨粉的总质量占原料总质量的0.8～3％；所述磷酸锰涂层厚度为0.5～50μm。。
86.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

技术特征：
1.一种稳固性连杆，其特征在于，所述稳固性连杆由稳固性连杆本体和磷酸锰涂层组成；所述连杆本体的原料包括40crmnmo、碳化硅、石墨粉，碳化硅、石墨粉的总质量占原料总质量的0.8～3％。2.根据权利要求1所述的稳固性连杆，其特征在于，所述碳化硅、石墨粉的质量比为(0.1～2)：(0.1～2)。3.根据权利要求1所述的稳固性连杆，其特征在于，杆身的工字型截面从连杆大头到连杆小头逐步变小，连杆大头端、连杆小头端的面积比为(1.1～5)：1。4.根据权利要求1所述的稳固性连杆，其特征在于，所述磷酸锰涂层厚度为0.5～50μm。5.一种如权利要求1所述的稳固性连杆的制备方法，其特征在于，所述稳固性连杆的制备方法包括在连杆本体表面覆盖磷酸锰涂层，其中稳固性连杆本体通过将金属原料制粉后混合，再依次进行预压、烧结、热锻、热处理、喷丸处理、机加工后制得。6.根据权利要求5所述的稳固性连杆的制备方法，其特征在于，所述预压过程压力为300～900mpa，保压时间2～60s。7.根据权利要求5所述的稳固性连杆的制备方法，其特征在于，所述烧结温度为1100～1500℃。8.根据权利要求5所述的稳固性连杆的制备方法，其特征在于，所述热锻过程包括将烧结后的连杆在预热模中热锻，预热温度为200～500℃；所述热锻压力为100～500mpa。9.根据权利要求5所述的稳固性连杆的制备方法，其特征在于，所述热处理过程分两阶段进行；第一阶段温度为800～900℃，保温后油冷；第二阶段温度为500～750℃，保温后水冷。10.根据权利要求5所述的稳固性连杆的制备方法，其特征在于，所述磷酸锰涂层通过电解磷化处理制得。

技术总结
本发明涉及一种稳固性连杆及其制备方法，属于机械部件技术领域。本发明公开了一种稳固性连杆，所述稳固性连杆由稳固性连杆本体和磷酸锰涂层组成；所述连杆本体的原料包括40CrMnMo、碳化硅、石墨粉，其中碳化硅、石墨粉的总质量占原料总质量的0.8～3％。本发明还公开了一种稳固性连杆的制备方法，所述稳固性连杆的制备方法包括在连杆本体表面覆盖磷酸锰涂层，其中稳固性连杆本体通过将原料制粉后混合，再依次进行预压、烧结、热锻、热处理、喷丸处理、机加工后制得。本发明通过简单、低碳的方法制得使用寿命长且耐腐蚀的稳固性连杆。制得使用寿命长且耐腐蚀的稳固性连杆。


技术研发人员：王良飞 王晨露 王益飞 王彭恩
受保护的技术使用者：宁波至晟机械制造有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/9/20