关于汽车机械传动杆断裂的检测技术分析

　　0 引言

　　传动杆是发动机中高精度的关键零件，由传动杆体、传动杆盖共同组成。在传统制造工艺中，传动杆体和盖的制造依赖两种方法：①传动杆体和盖整体锻造→锯切分离→接触面机加工→装配。②传动杆体—盖分别锻造→接触面机加工→装配。采用上述两种工艺，不仅需对传动杆体和盖的联接面进行铣削和磨削，并且在该联接面上还要钻铰螺栓定位孔和攻螺纹孔，或者切制端面齿，钻铰定位销孔和钻螺栓孔等，以便将来能使传动杆体—盖实现精确合装。为此，需要较多的加工机床，经过十几道工序，耗费大量的加工工时。针对传动杆传统制造工艺中的缺点，为了降低制造费用和工时，提高配合精度，传动杆断裂剖分工艺被提出，并首先于80年代中，由Alfling公司在德国申请专利。其后，有关研究不断在美、德获得进展。进入90年代，该工艺在工业发达国家进入实际应用生产阶段。适用的毛坯由最初的粉末锻造传动杆，发展到中高碳钢锻造传动杆，使用的厂家覆盖了美国三大汽车公司，以及德国奔驰、宝马等著名企业。目前国内应用该技术的厂家是一汽大众发动机厂，引进德国技术装备，适用于每缸五气门新型发动机传动杆。

　　1 汽车传动杆断裂分析技术

　　锻造的传动杆毛坯，在实施断裂剖分之前，先粗镗传动杆大头孔，然后在其预定断裂处加工两个对置的沟槽，为应力集中点，将传动杆大头孔套装到一台进行断裂剖分的装置的两个半芯轴上，并将传动杆进行定位和夹紧。然后利用冲击力，将用来胀裂传动杆的楔插入上述半芯轴中，此时在楔的冲击下，传动杆的大头孔在沟槽处被断裂剖分为传动杆体和传动杆盖。这种新工艺，使分离后的传动杆和传动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，除传动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，从而提高了传动杆承载能力。

　　2 汽车传动杆断裂的剖分机理

　　2.1 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。传动杆断剖工艺正是依照脆性断裂的上述特点，通过在传动杆大头内侧开出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，使传动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;②V型槽形状与所需应力关系;③操作温度。