Le bielle sono componenti estremamente critici nei motori a benzina e diesel, con un'ampia varietà e una domanda enorme, e tra questi i motori automobilistici sono quelli più richiesti. Oggi, Xiaogong vi accompagna alla scoperta delle principali conoscenze sulla produzione di bielle.
La struttura e la funzione della biella
La biella è una biella relativamente sottile, non circolare, con sezione trasversale variabile. La sezione trasversale del corpo della biella diminuisce gradualmente dall'estremità grande a quella piccola per adattarsi al carico dinamico che varia rapidamente durante il funzionamento. È composta dall'estremità grande della biella, dal corpo della biella e dall'estremità piccola della biella. L'estremità grande della biella è separata, metà è integrata nel corpo della biella e l'altra metà è il coperchio della biella. Il coperchio della biella è assemblato al perno di banco dell'albero motore tramite bulloni e dadi.
La biella collega il pistone all'albero motore e trasmette la forza esercitata sul pistone all'albero motore, convertendo il moto alternato del pistone nel moto rotatorio dell'albero motore. È uno dei principali componenti di trasmissione del motore automobilistico. Trasmette la pressione del gas in espansione che agisce sulla sommità del pistone all'albero motore, in modo che il moto alternato lineare del pistone si trasformi nel moto rotatorio dell'albero motore per generare potenza.
Materiale del pezzo da lavorare e pezzi grezzi
La maggior parte dei materiali per le bielle è costituita da acciaio 45 ad alta resistenza, acciaio 40Dr, ecc., selezionati e sottoposti a bonifica per migliorare le prestazioni di taglio e la resistenza agli urti. La durezza richiesta per l'acciaio 45 è HB217~293, mentre per il 40Dr è HB223~280. Esistono anche modelli che utilizzano la ghisa duttile e la tecnologia della metallurgia delle polveri, che possono ridurre il costo dei pezzi grezzi.
I semilavorati per bielle in acciaio sono generalmente prodotti tramite forgiatura, e ne esistono due tipi: uno prevede la forgiatura separata di corpo e coperchio; il processo di rottura ne provocherà il rigonfiamento. Inoltre, per evitare difetti nel semilavorato, è necessaria la misurazione della durezza al 100% e la rilevazione dei difetti.
Processo di lavorazione della biella
1. Posizionamento e serraggio 1) La corretta selezione del riferimento grezzo e la progettazione razionale del dispositivo di posizionamento iniziale sono questioni cruciali nella tecnologia di lavorazione. Quando si tirano le superfici di posizionamento delle teste grande e piccola della biella, la superficie di riferimento della biella e il cerchio esterno a tre punti del pezzo grezzo dell'estremità piccola e i due punti del cerchio esterno del pezzo grezzo dell'estremità grande vengono utilizzati per il posizionamento di riferimento grezzo. In questo modo, la sovrametallizzazione dei fori della testa grande e piccola e delle superfici di lavorazione del coperchio è uniforme, e vengono garantite la pesatura e la deduplicazione dell'estremità grande della biella, nonché la forma e la posizione finali del componente assemblato.
2) Nella lavorazione della biella e del suo assemblaggio, vengono adottati i metodi di lavorazione e posizionamento della superficie terminale della biella, della superficie superiore e laterale della testa piccola e del lato della testa grande. Nella lavorazione del coperchio della biella, dal foro del bullone al codolo, vengono adottati i metodi di lavorazione e posizionamento della sua superficie terminale, delle due superfici di appoggio dei bulloni e della superficie laterale di una superficie di appoggio dei bulloni. Questo tipo di metodo di posizionamento e serraggio, con elevata precisione di posizionamento ripetuto, posizionamento stabile e affidabile, ridotta deformazione dei componenti, funzionamento agevole, può essere utilizzato in vari processi, dalla sgrossatura alla finitura. Poiché il riferimento di posizionamento è unificato, anche le dimensioni e la posizione dei punti di posizionamento in ogni processo rimangono invariate. Tutto ciò fornisce buone condizioni per stabilizzare il processo e garantire la precisione di lavorazione.
2. Disposizione della sequenza di elaborazione e suddivisione delle fasi di elaborazione
La precisione dimensionale, la precisione di forma e la precisione di posizionamento della biella sono molto elevate, ma la rigidità è scarsa e la biella è facile da deformare. Le principali superfici di lavorazione della biella sono i fori di testa grandi e piccoli, le due facce terminali, la superficie di giunzione tra il coperchio della biella e il corpo della biella e i bulloni. Le superfici secondarie sono i fori di lubrificazione, le scanalature di bloccaggio, ecc. Esistono anche processi come la pesatura e la sbilanciatura, l'ispezione, la pulizia e la sbavatura. La biella è forgiata a stampo e il sovrametallo del foro è ampio, ed è facile che si generino tensioni residue durante il taglio. Pertanto, nella pianificazione del processo, è necessario separare le fasi di sgrossatura e finitura di ciascuna superficie principale. In questo modo, la deformazione causata dalla sgrossatura può essere corretta in fase di semifinitura. La deformazione generata in fase di semifinitura può essere corretta in fase di finitura e, infine, i requisiti tecnici del pezzo vengono soddisfatti e il riferimento di posizionamento viene elaborato per primo nella pianificazione del processo.
Il processo di biella può essere suddiviso nelle seguenti fasi:
1) Fase di sgrossatura La fase di sgrossatura è anche la fase di lavorazione prima che il corpo della biella e il coperchio vengano uniti: principalmente la lavorazione del piano di riferimento, inclusa la lavorazione del piano di riferimento ausiliario e la preparazione per la combinazione del corpo della biella e del coperchio, come le superfici opposte dei due, fresatura, rettifica, ecc.
2) Fase di semifinitura La fase di semifinitura è anche la lavorazione successiva alla combinazione del corpo della biella e del coperchio, come la rettifica fine di due piani, la semifinitura del foro della testa grande e la smussatura del foro, ecc. In breve, è la fase di preparazione per la finitura dei fori della testa grandi e piccole.
3) Fase di finitura La fase di finitura serve principalmente a garantire che tutti i fori grandi e piccoli sulla superficie principale della biella soddisfino i requisiti del disegno, come la levigatura del foro dell'estremità grande, la foratura fine del foro del cuscinetto dell'estremità piccola, ecc.
4) Tabella del flusso di processo della lavorazione delle bielle
Che tipo di biella è una buona biella?
L'estremità piccola della biella è collegata al pistone tramite lo spinotto, mentre l'estremità grande è collegata al perno dell'albero motore. Le dimensioni delle estremità grande e piccola dipendono dall'area di pressione. La temperatura di esercizio della biella è di 90-100 °C e la velocità di rotazione è di 3000-5000 giri/min. Per garantire il regolare inserimento dei pezzi forgiati di biella nella linea di produzione automatica di precisione e la precisione di assemblaggio dei componenti finiti nel motore, e allo stesso tempo per mantenere l'elevata frequenza di sollecitazioni alternate di tensione e compressione durante il funzionamento ad alta velocità, l'albero motore è sempre in equilibrio. Questo richiede un'elevata resistenza e durata a fatica dei pezzi forgiati di biella.
Premesso che sia rispettata la precisione dimensionale dei disegni, i pezzi fucinati delle bielle devono inoltre soddisfare i seguenti requisiti tecnici e qualitativi:
1. La pendenza della forgiatura non iniettata è compresa tra 3° e 5° e il raggio del raccordo non iniettato R è compreso tra 2 e 5 mm.
2. La superficie non lavorata deve essere liscia e non sono ammessi difetti quali crepe, pieghe, cicatrici e scaglie di ossido (cavità con una profondità >1 mm).
3. La larghezza della bava residua sulla superficie di separazione è inferiore o uguale a 0,8 mm.
4. La direzione delle fibre metalliche nella sezione longitudinale deve essere lungo la linea mediana e in linea con la forma. Non devono esserci disordini o discontinuità, e non sono ammessi difetti come porosità, pieghe e inclusioni non metalliche.
5. La durezza del trattamento di tempra e rinvenimento è compresa tra 220 e 270 HB.
6. I pezzi forgiati devono essere ispezionati per individuare eventuali difetti.
7. Non è consentita la saldatura di riparazione per difetti su pezzi forgiati.
8. La deviazione della qualità di ciascun lotto di pezzi forgiati è inferiore o uguale al 3%.
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