连杆裂解技术是目前最先进的连杆生产技术,通过大头孔端发生脆性断裂,利用自然断面的三维凹凸结构定位、啮合连杆体与连杆盖。目前裂解技术的研究集中在工艺和材料,仍存在诸多缺陷,如大头孔失圆、掉渣、裂纹偏移等。为改善上述缺陷、扩大连杆材料范围、降低工艺参数要求,以调质45钢为连杆材料,研究超声辅助连杆裂解技术,仿真并分析振幅、频率、槽深、张角和曲率半径对应力云图、应变、裂解力的影响,试验并分析振幅对裂解力与变形、韧脆转移和位错变化的影响,找出不同参数对裂解影响的一般性规律,更好地控制裂解质量。本文的主要研究内容和结论如下:(1)采用数值模拟的方法,研究了振幅、频率、槽深、张角和曲率半径对应变、裂解力等参数影响。结论如下:与频率相比,振幅对连杆裂解的影响较大;振幅15μm、频率20KHz时应变和裂解力最小,适合连杆裂解;槽深增加,连杆达到断裂的时间减少,应变和裂解力降低;张角对裂解的影响较复杂,不是单一的线性关系;张角30°试样应力集中最明显,最先断裂,且应变和裂解应力最小;曲率半径越小,试样塑性变形越小。(2)通过试验,研究了振幅对裂解力与变形影响。结论如下:振幅从0μm增加到15μm再增加到30μm时,连杆裂解所需的裂解力和拉伸机位移量均先减小后增加。在15μm时,试样所需裂解力最小,试样发生的变形也最小。(3)通过断口电镜扫描与分析,研究了振幅对裂解韧脆转移影响。结论如下:在振幅15μm附近存在一个阈值,振幅低于此阈值时,超声振动对裂解起主要作用,超声的低振幅“软化”和高振幅“硬化”效应与试验结果相符;振幅高于此阈值时,超声所带来的热效应凸显,导致断口塑性不断提高。在15μm时,断口表面平整无颈缩现象,断口整体脆性最强。(4)通过对裂解试样的XRD和TEM分析,研究了振幅对位错变化影响。结论如下:振幅从0μm增加到6μm时,断口位错密度降低,断口中心深度2mm处位错线变少、位错运动方向变得不明显;振幅从6μm增加到15μm时,断口位错密度增加,出现位错缠结与晶粒破碎痕迹;振幅从15μm增加到30μm时,断口位错密度降低,出现位错多滑移轨迹。振幅的增加会导致位错密度先减小后增加再减小,其断口塑性先提高后降低再提高,振幅对位错的影响导致了断口形貌的变化。在振幅15μm附近存在一个阈值,振幅为此阈值时,可以保证最小的裂解力和试样变形,也可以保证断口脆断、平整。