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發(fā)動機連桿的不同材質-直讀光譜儀分析應用

發(fā)布時間:2023-08-11 09:09:59         點擊:2211

       直讀光譜儀作為金屬冶金工業(yè)中不可或缺的分析檢測儀器,為檢測鑄件產(chǎn)品元素提供保障。汽車燃油發(fā)動機中,連桿作為一項重要零件,材質不同,其效用也不同。

       碳素鋼和合金鋼

       碳素調質鋼和合金調質鋼是連桿用鋼的傳統(tǒng)鋼種,通常小功率的發(fā)動機采用碳素調質鋼,大功率的發(fā)動機采用合金調質鋼。

       碳素鋼調質硬度一般在229~269HBS,合金鋼可達到300HBS,但最高不超過330HBS。碳素鋼抗拉強度可達到800MPa以上,沖擊韌度在60J/cm2以上;合金調質鋼抗拉強度可達到900MPa以上,沖擊韌度在80J/cm2以上。調質鋼連桿用于要求連桿有較高強度和韌性的大功率柴油機。

       非調質鋼

       非調質鋼是在中碳鋼基礎上添加釩、鈦、鈮等微合金元素,通過控制軋制或控制鍛造過程的冷卻速度,使其在基體組織中彌散析出碳、氮的化合物使其得到強化。非調質鋼省略了鍛后的熱處理。按其強韌性可以分4類,其中基本型和高強度型適用于發(fā)動機連桿。

       我國研究的非調質鋼主要是釩系、錳釩系、錳釩氮系。每個系列都開發(fā)了添加易切削元素的鋼種。用于發(fā)動機連桿的鋼種有35MnVS、35MnVN、40MnV、48MnV等,其強度都在900MPa以下。疲勞試驗表明,非調質鋼連桿的疲勞強度與相同級別調質鋼相當。

       隨發(fā)動機輕量化的要求,連桿的設計應力提高,C70S6系列的鋼種的應用會越來越多。德國在該鋼種的基礎上開發(fā)了強度級別更高的鋼種。

直讀光譜儀的應用

直讀光譜儀的應用

發(fā)動機連桿的不同材質

發(fā)動機連桿的不同材質

       粉末冶金連桿

       英國、瑞士、德國合作,選用成分為Fe-1.5Cr-0.5C的合金粉末試制發(fā)動機連桿,并通過零件拉壓疲勞性能試驗及發(fā)動機臺架試驗。德國還采用成分為Fe-(0.35-0.45)C-(0.3-0.4)Mn-(0.1-0.25)Cr-(0.2-0.3)Ni粉末冶金連桿,用在Porsche 928發(fā)動機上。

       粉末冶金連桿的強度、韌性通過鍛造提高粉坯的密度和添加合金元素,使粉末鍛造連桿具有足夠的淬透性以達到鍛鋼連桿的水平。日本生產(chǎn)的Fe-0.5C-2.0Cu-0.09S及Pe-0.55C?2.0Cu-0.2S粉末燒結鍛造連桿的密度達到7.82z/cm3(理論密度的99.8%),試驗證明,達到了鍛鋼連桿的疲勞性能,可節(jié)約材料40%,降低成本10%,節(jié)約能源50%。

       鈦合金連桿

       金屬鈦的密度為4.5g/cm3,僅為鋼鐵材料的58%。鈦的抗拉強度較低,僅有250-300MPa,生產(chǎn)中要添加合金元素來強化基體,通常是添加鋁和礬。從試驗結果看,屈服強度在850MPa以下的鈦合金,疲勞強度與屈服強度呈正比;但屈服強度在850MPa以上的鈦合金,疲勞強度與屈服強度成為極限狀態(tài)。鈦合金通常要添加易切削元素硫和稀土,但屈服強度在850MPa以上時添加會降低高負荷下合金的疲勞性能。日本采用Ti-3A1-2V的鈦合金生產(chǎn)連桿,其抗拉強度可達800MPa、屈服強度可達600MPa,相當于45調質鋼的強度水平。

       鈦合金連桿比鋼制連桿的質量可減輕30%,使連桿往復慣性力大幅度降低。鈦合金連桿的發(fā)動機轉速比鋼制連桿發(fā)動機提高700r/min,使輸出功率大幅度提高,還可顯著降低發(fā)動機噪聲,有利環(huán)保。

       不同材質制造的發(fā)動機連桿,是在直讀光譜儀等一系檢測儀器的應用下,研究生產(chǎn)而成,直讀光譜儀等儀器在連桿鑄造生產(chǎn)、研究方面起到了重要的作用。
 

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