 a)开槽的连杆 b)断裂剖分工艺示意 图 1 连杆断裂剖分工艺示意图
这种新工艺,使分离后的连杆和连杆盖能直接在断裂面处自然精确合装,无需加工配合面,达到了减少加工工序和减少加工机床的目的。此外,除连杆剖分面具有较高的配合精度外,还由于其剖分接触面是凸凹不平的,大大提高了接触面积,从而提高了连杆承载能力。 三、断裂剖分机理 1.脆性断裂 该工艺的理论基础是断裂力学中的脆性断裂理论。据断裂力学可知,断裂过程中裂纹表面通常有三种位移形式,即张开型、前后滑移型、平面剪切型。当物体受垂直于断裂平面的正应力拉力时,属张开型断裂,这是脆性断裂产生的形式和条件。脆性断裂具有以下发生特点:1)断裂时承受的工作应力较低,通常远远低于材料的屈服强度,塑性变形小;2)断裂受温度影响较大;3)断口方向与正应力相垂直。 连杆断剖工艺正是依照脆性断裂的上述特点,通过在连杆大头内侧开出V型槽,然后施加垂直于预定断裂面的正应力,满足脆性断裂的发生条件,使连杆体一盖在不发生塑性变形的情况下被分离。应关注以下几个问题:1)毛坯材料;2)V型槽形状与所需应力关系;3)操作温度。 2.毛坯材料 由于脆性材料更易发生脆性断裂,适于采用断剖工艺制造的连杆,主要采用下述三种材料的毛坯:1)粉末锻造毛坯;2)可锻铸铁;3)70高碳钢。这三种材质的毛坯,室温下可实现脆性断裂,连杆大头孔不产生明显塑性变形,其变形量≤40μm,经机加工后,其圆度误差可减为3μm。此外,45~55锻钢毛坯也可使用断剖技术进行连杆制造,但必须保证在-40℃时,才可实现脆性断裂,保证胀裂后的变形足够小。 3.温度影响 断裂剖面如同冲压面一样,通常分为三区,由断裂源向外依次可分为纤维区、放射区、剪切唇(见图 2)。当断面的放射区较宽时,表示材料的塑性差,脆性较大。反之,纤维区较大,表明材料的塑性及韧性较好。如何加大放射区宽度,缩小纤维区宽度,是实现脆性断裂的条件。 |