論車(chē)用空壓機(jī)連桿材料及其發(fā)展趨勢(shì)

摘要：綜合性地分析空壓機(jī)的連桿材料，一些低端的空壓機(jī)運(yùn)用傳統(tǒng)的球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵的材料來(lái)將連桿進(jìn)行生產(chǎn)，是發(fā)展的趨勢(shì)，但是，將連桿運(yùn)用粉末進(jìn)行鍛造對(duì)其具有一定的挑戰(zhàn)性；雖然在連桿的模鍛生產(chǎn)上，合金鋼和碳素鋼已經(jīng)有了一定的位置，但是，還是會(huì)被粉末鍛造和鋁合金以及非調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼的裂解連桿所代替，連桿的鋁合金擠壓鑄造具有更大的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：空壓機(jī)連桿；材料；發(fā)展；趨勢(shì)

1傳統(tǒng)的材料

1.1球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵

球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵都是空壓機(jī)連桿傳統(tǒng)的用材。很早以前，國(guó)外就采用珠光體對(duì)連桿進(jìn)行可鍛鑄鐵，珠光體相對(duì)成本比較低，已經(jīng)將部分的鍛鋼連桿取代了。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，球鐵技術(shù)也在不斷地發(fā)展，在汽車(chē)零部件上，球鐵技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用，球墨鑄鐵連桿替代了珠光體的可鍛鑄鐵連桿。

1.2合金鋼和碳素鋼

合金鋼和碳素鋼也是空壓桿傳統(tǒng)的用材。一般情況下，空壓機(jī)的排量比較大，適合采用調(diào)質(zhì)或者正火的碳素鋼連桿，抗拉的強(qiáng)度能夠達(dá)到800N/mm²以上，硬度基本能夠達(dá)到229269HBS，沖擊的韌度能夠達(dá)到60J/mm²以上。如果空壓機(jī)的排量比較大，適合采用調(diào)質(zhì)合金鋼的連桿，抗拉的強(qiáng)度能夠達(dá)到900N/mm²以上，硬度能夠達(dá)到300HBS，沖擊韌度能夠達(dá)到80J/cm²。如此這樣，空壓機(jī)足夠的塑性和強(qiáng)度就能夠得以有效地保證，同時(shí)，也能夠?qū)⒘己玫木C合力學(xué)的性能獲得。見(jiàn)表1所示。

2新型材料

2.1非調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼

針對(duì)排量比較大的空壓機(jī)，通常多用空壓機(jī)的非調(diào)質(zhì)鋼連桿，該連桿利用非調(diào)鋼主要分為兩大類：高碳和微合金非調(diào)質(zhì)的結(jié)構(gòu)鋼。微合金的非調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼通常采用35MnVS和38MnV等相關(guān)的非調(diào)質(zhì)鋼，并將連桿經(jīng)過(guò)體熱模鍛成形以后，將冷卻的速度進(jìn)行控制，將珠光體或者托氏體加上鐵素體組織有效地獲得，疲勞壽命很高。高碳非調(diào)質(zhì)的結(jié)構(gòu)鋼就屬于新型的高碳鋼，對(duì)于裂解空壓機(jī)連桿比較適用，致使生產(chǎn)工序有效地減少了，既能夠?qū)⒛茉垂?jié)省，又能夠使成本降低，同時(shí)，在熱處理的過(guò)程中，變形和淬火裂紋等相關(guān)質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生也能夠有效地避免，從而使產(chǎn)品的質(zhì)量得以有效地保證。從當(dāng)前來(lái)看，運(yùn)用高碳的非調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)來(lái)模鍛的空壓機(jī)連桿主要有法國(guó)高碳微合金的非調(diào)質(zhì)鋼C70E3和德國(guó)高碳微合金非調(diào)質(zhì)鋼C70及C70S6等。

2.2鋁合金

空壓機(jī)中的鋁合金連桿在所有的壁件中，屬于厚壁件，如果想要得到質(zhì)量比較優(yōu)良的毛坯，運(yùn)用壓鑄的工藝是很難得到的，若運(yùn)用鍛造工藝，雖然能夠得到，但是生產(chǎn)的成本非常高，并且使用的鍛造鋁合金的耐磨性比較差，對(duì)于軸套和軸瓦鋁合金連桿使用的要求很難得以滿足。因此，鑄造空壓機(jī)鋁合金連桿最佳的工藝就是擠壓鑄造工藝。從當(dāng)前來(lái)看，應(yīng)用擠壓鑄造工藝生產(chǎn)空壓機(jī)鋁合金連桿，主要使用ZL202和ZL108等相關(guān)的材料，通過(guò)壓力的作用，使液態(tài)的鋁合金材料結(jié)晶凝固，能夠?qū)⒔M織晶粒細(xì)化和致密均勻以及表面光潔的優(yōu)質(zhì)連桿獲得，該連桿力學(xué)性能比較好，機(jī)械加工量也少，與設(shè)計(jì)輕量化要求相符合，對(duì)于提升空壓機(jī)的性能非常有利。空壓機(jī)鋁合金連桿的力學(xué)性能，見(jiàn)表2所示。

2.3粉末冶金

燒結(jié)鍛造連桿和粉末鍛造連桿運(yùn)用粉末鍛造法進(jìn)行生產(chǎn)，最早起始于20世紀(jì)70年代，粉末鍛造法，就是將精鍛的工藝與常規(guī)的粉末冶金工藝進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，不但具備機(jī)械的精鍛優(yōu)點(diǎn)，而且，粉末冶金特性也具備。有效運(yùn)用粉末冶金法生產(chǎn)空壓機(jī)的連桿，既有質(zhì)量輕和精度高以及密度大的特qGjAR6XgcDilBAkCyNm/5A==點(diǎn)，又具有力學(xué)性能好和偏差小等相關(guān)的特點(diǎn)，而且，生產(chǎn)工序比較少，工藝的流程也比較短，從而使空機(jī)壓生產(chǎn)連桿的成本得以有效地降低。與鍛鋼空壓機(jī)連桿進(jìn)行比較，能夠節(jié)省材料大約為40%，可以使生產(chǎn)成本大約降低10%，可以將能源消耗節(jié)約大約為50%。

2.4塑料

塑料能夠?qū)е驴諌好娴倪B桿明顯地輕量化，在空壓機(jī)上，將擺動(dòng)的質(zhì)量最多能夠減少40%，塑料連桿可以利用碳纖維強(qiáng)化進(jìn)行制造，這是主要的機(jī)理。但是，從當(dāng)前來(lái)看，疲勞強(qiáng)度還沒(méi)有達(dá)到理想的效果，并且，布放的工藝非常復(fù)雜，纖維材料的價(jià)格也相對(duì)比較高，成本太高使空壓機(jī)塑料連桿的研發(fā)受到嚴(yán)重地限制，因此，從近期來(lái)看，空壓機(jī)塑料連桿很難大量地應(yīng)用。

3空壓機(jī)連桿材料的展望

空壓機(jī)的連桿采用傳統(tǒng)的球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵的材料進(jìn)行生產(chǎn)，價(jià)格占有比較大的優(yōu)勢(shì)，所以，一部分比較低端的空壓還在應(yīng)用，但是，粉末鍛造連桿對(duì)他們也是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。空壓機(jī)的連桿的合金鋼模鍛和碳素鋼的生產(chǎn)雖然已經(jīng)有了定的位置，但是，空壓機(jī)連桿的粉末鍛造和鋁合金鑄造以及非調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼的裂解的相繼出現(xiàn)，很有將合金鋼和碳素鋼模鍛取代的趨勢(shì)，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，粉末鍛造和擠壓鑄造以及裂解的技術(shù)也在逐步地提升，也會(huì)將其它的工藝取代。特別針對(duì)于鋁合金的擠壓鑄造連桿而言，與設(shè)計(jì)輕量化理念相符合，能夠?qū)⒖諌簷C(jī)工況進(jìn)行有效地改善，將空壓機(jī)可靠性得以提升，從而使空壓機(jī)使用的壽命得以延長(zhǎng)。從當(dāng)前來(lái)看，高端的空壓機(jī)鋁合金擠壓鑄造連桿，國(guó)外已大批量生產(chǎn)，并且已打入到國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)。雖然在國(guó)內(nèi)鋁合金空壓機(jī)連桿的生產(chǎn)廠家也有一些，但是，在工藝和材料等方面還存在一些問(wèn)題需要解決。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，從當(dāng)前來(lái)看，質(zhì)量最輕的就是碳纖維強(qiáng)化塑料空壓機(jī)連桿，但是，經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面還存在一些問(wèn)題，需要解決，才可以批量地進(jìn)行生產(chǎn)和應(yīng)用。