Pleuelstangen sind äußerst wichtige Komponenten in Benzin- und Dieselmotoren. Sie sind vielfältig und stark nachgefragt, wobei Automotoren die größte Nachfrage aufweisen. Heute vermittelt Ihnen Xiaogong das relevante Wissen zur Pleuelstangenherstellung.
Aufbau und Funktion der Pleuelstange
Die Pleuelstange ist eine relativ schlanke, unrunde Stange mit variablem Querschnitt. Ihr Querschnitt nimmt vom großen zum kleinen Ende hin allmählich ab, um sich an die schnell wechselnde dynamische Belastung während des Betriebs anzupassen. Sie besteht aus dem großen Pleuelende, dem Pleuelkörper und dem kleinen Pleuelende. Das große Pleuelende ist getrennt, eine Hälfte ist in den Pleuelkörper integriert, die andere Hälfte bildet die Pleuelstangenabdeckung. Die Pleuelstangenabdeckung ist mit Schrauben und Muttern am Kurbelwellen-Hauptzapfen befestigt.
Die Pleuelstange verbindet Kolben und Kurbelwelle. Sie überträgt die Kraft des Kolbens auf die Kurbelwelle und wandelt die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle um. Sie ist eine der wichtigsten Kraftübertragungskomponenten des Automotors. Sie überträgt den Druck des expandierenden Gases, das auf die Oberseite des Kolbens wirkt, auf die Kurbelwelle, sodass die hin- und hergehende Linearbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird und so Leistung erzeugt.
Werkstückstoff und Rohlinge
Die meisten Pleuelstangen bestehen aus hochfestem 45er-Stahl, 40Dr-Stahl usw. und werden vergütet, um die Schneidleistung und Schlagfestigkeit zu verbessern. Die Härte erfordert für 45er-Stahl eine Härte von HB217–293 und für 40Dr eine Härte von HB223–280. Es gibt auch solche, die Sphäroguss und Pulvermetallurgie verwenden, was die Kosten für Rohlinge senken kann.
Die Rohlinge von Stahlpleueln werden in der Regel durch Schmieden hergestellt. Dabei gibt es zwei Arten von Rohlingen: Zum einen werden Körper und Deckel getrennt geschmiedet; zum anderen quillt der Rohling beim Brechen auf. Um Defekte im Rohling zu vermeiden, sind zudem eine 100%ige Härtemessung und Fehlererkennung erforderlich.
Pleuelbearbeitungsprozess
1. Positionierung und Klemmung 1) Die richtige Auswahl des Rohbezugspunkts und die rationelle Gestaltung der anfänglichen Positionierungsvorrichtung sind entscheidende Aspekte der Verarbeitungstechnologie. Beim Ziehen der Positionierungsflächen des großen und kleinen Kopfes der Pleuelstange werden die Referenzstirnfläche der Pleuelstange, der Dreipunkt-Außenkreis des kleinen Endrohlings und die beiden Punkte des Außenkreises des großen Endrohlings zur groben Referenzpositionierung verwendet. Auf diese Weise wird die Bearbeitungszugabe der großen und kleinen Kopflöcher und der Bearbeitungsflächen der Abdeckung gleichmäßig gehalten, das Wiegen und Deduplizieren des großen Endes der Pleuelstange sichergestellt und die endgültige Form und Position der Teilebaugruppe sichergestellt.
2) Bei der Bearbeitung der Pleuelstange und deren Montage werden die Stangenstirnfläche, die Oberseite und Seite des kleinen Kopfes sowie die Seite des großen Kopfes bearbeitet und positioniert. Bei der Bearbeitung des Pleueldeckels vom Bolzenloch bis zum Zapfen werden die Stirnfläche, die beiden Bolzensitzflächen und die Seitenfläche einer Bolzensitzfläche bearbeitet und positioniert. Dieses Positionierungs- und Spannverfahren bietet hohe, wiederholgenaue Positionierung, stabile und zuverlässige Positionierung, geringe Teileverformung und ist komfortabel zu bedienen. Es kann in verschiedenen Prozessen vom Schruppen bis zum Schlichten eingesetzt werden. Durch die einheitliche Positionierungsreferenz bleiben Größe und Position der Positionierungspunkte in jedem Prozess gleich. All dies schafft gute Voraussetzungen für die Prozessstabilisierung und die Sicherstellung der Bearbeitungsgenauigkeit.
2. Gestaltung der Bearbeitungsreihenfolge und Aufteilung der Bearbeitungsschritte
Die Maßgenauigkeit, Formgenauigkeit und Positionsgenauigkeit der Pleuelstange ist sehr hoch, jedoch ist die Steifigkeit gering und die Pleuelstange neigt zu Verformungen. Die Hauptbearbeitungsflächen der Pleuelstange sind die großen und kleinen Kopfbohrungen, die beiden Stirnflächen, die Verbindungsfläche zwischen Pleueldeckel und Pleuelkörper sowie die Bolzen. Nebenbearbeitungsflächen sind Ölbohrungen, Verriegelungsnuten usw. Weitere Bearbeitungsschritte sind Wiegen und Entlasten, Prüfen, Reinigen und Entgraten. Die Pleuelstange ist ein Gesenkschmiedestück mit großer Bearbeitungszugabe der Bohrung, wodurch beim Schneiden leicht Eigenspannungen entstehen können. Daher sollten bei der Prozessplanung die Schrupp- und Schlichtbearbeitungen der einzelnen Hauptflächen getrennt erfolgen. Auf diese Weise können die durch das Schruppen verursachten Verformungen beim Vorschlichten korrigiert werden. Die beim Vorschlichten entstandenen Verformungen können beim Schlichten korrigiert werden. Schließlich werden die technischen Anforderungen des Teils erfüllt und die Positionsdaten zuerst bei der Prozessplanung bearbeitet.
Der Pleuelstangenprozess kann in folgende Phasen unterteilt werden:
1) Grobbearbeitungsphase Die Grobbearbeitungsphase ist auch die Verarbeitungsphase vor dem Zusammenfügen von Pleuelkörper und Deckel: hauptsächlich die Bearbeitung der Bezugsebene, einschließlich der Bearbeitung der zusätzlichen Bezugsebene, und die Vorbereitung der Verbindung von Pleuelkörper und Deckel, wie z. B. das Fräsen, Schleifen der gegenüberliegenden Flächen der beiden.
2) Vorschlichtphase Die Vorschlichtphase ist auch die Bearbeitung nach der Verbindung von Pleuelkörper und Deckel, wie z. B. Feinschleifen von zwei Ebenen, Vorschlichten großer Kopflöcher und Anfasen von Löchern usw. Kurz gesagt, es ist die Vorbereitungsphase für die Endbearbeitung großer und kleiner Kopflöcher.
3) Endbearbeitungsphase Die Endbearbeitungsphase dient hauptsächlich dazu, sicherzustellen, dass alle großen und kleinen Löcher auf der Hauptoberfläche der Pleuelstange den Anforderungen der Zeichnung entsprechen, wie z. B. das Honen des großen Pleuelauges, das Feinbohren des kleinen Pleuellagerlochs usw.
4) Prozessablauftabelle der Pleuelstangenverarbeitung
Welche Art von Pleuelstange ist eine gute Pleuelstange?
Das kleine Pleuelende ist über den Kolbenbolzen mit dem Kolben verbunden, das große Pleuelende mit dem Kurbelwellenzapfen. Die Größe des Pleuels und des Pleuelendes richtet sich nach der Drucklagerfläche. Die Betriebstemperatur des Pleuels beträgt 90–100 °C, die Drehzahl 3000–5000 U/min. Um den reibungslosen Einlauf der Pleuelschmiedeteile in die automatische Präzisionsfertigung und die präzise Montage der fertigen Teile im Motor zu gewährleisten und gleichzeitig die hohe Frequenz der Zug- und Druckwechselspannungen im Hochgeschwindigkeitsbetrieb aufrechtzuerhalten, muss die Kurbelwelle stets im Gleichgewicht sein. Dies erfordert eine hohe Festigkeit und Lebensdauer der Pleuelschmiedeteile.
Unter der Voraussetzung der Einhaltung der Maßgenauigkeit der Zeichnungen sollten die Pleuelschmiedeteile auch die folgenden technischen und qualitativen Anforderungen erfüllen:
1. Die ungespritzte Schmiedeneigung liegt zwischen 3° und 5° und der ungespritzte Rundungsradius R liegt zwischen 2 und 5 mm.
2. Die unbearbeitete Oberfläche sollte glatt sein und darf keine Defekte wie Risse, Falten, Narben und Oxidschichten (Löcher mit einer Tiefe von >1 mm) aufweisen.
3. Die Breite des Restgrats auf der Trennfläche beträgt weniger als oder gleich 0,8 mm.
4. Die Richtung der Metallfasern im Längsschnitt sollte entlang der Mittellinie und in Übereinstimmung mit der Form verlaufen. Es dürfen keine Unordnungen und Diskontinuitäten auftreten, und Defekte wie Porosität, Faltungen und nichtmetallische Einschlüsse sind nicht zulässig.
5. Die Härte der Abschreck- und Anlassbehandlung liegt zwischen 220 und 270 HB.
6. Schmiedestücke sollten auf Fehler untersucht werden.
7. Reparaturschweißungen bei Defekten an Schmiedestücken sind nicht zulässig.
8. Die Qualitätsabweichung jeder Schmiedecharge beträgt weniger als oder gleich 3 %.
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