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日系技术比欧美相差十万八千里?他们连“胀断连杆”都造不出?

 大虎悠 2023-02-28 发布于上海

这些年,咱国产汽车在宣传自家发动机技术时,总喜欢提到一个词——“胀断连杆”。似乎发动机只要用上了这个部件,就代表自己技术实力雄厚,产品技术先进。通过广告我们知道“胀断连杆”技术源自于德国。

而我们也惊讶的发现,同为世界汽车工业顶端的日本,却似乎从来不会提到这个技术。在不少拆解视频里,我们依然可以看到日系大厂们在使用传统的连杆部件。于是乎有人就质疑:难不成日系企业是外强中干,技术实力比起欧美相差十万八千里?今天我就来告诉你:日系发动机技术到底距离德国有多远!我们从连杆说起……

“连杆大头”是连杆工艺最难的

又要严丝合缝,也要纹丝不动

如果2片“半圆”合在一起构成一整个圆,还要保证这个圆精密度极高,不存在任何误差,您觉得应该怎么做呢?在发动机上,就真有这样的部件,它的名字叫做——连杆。我们知道连杆一头连着活塞(叫做“连杆小头”);而另一端连着曲轴(叫做“连杆大头”)。

“连杆小头”是一体的,本身就是一整个圆;而“连杆大头”就是上面刚提到过的“2个半圆合起来”的结构了。因为曲轴的轴颈非常粗壮,所以需要“连杆大头”从两边“抱住”曲轴轴颈,2片“半圆”通过螺栓拧在一起,构成一整个圆。

我们知道发动机的工作转速是很高的,动辄几千转可不是闹着玩的。为了让曲轴轴颈在“连杆大头”里顺畅的运转,就要求“连杆大头”精密度极高,看起来就像是一个“几乎毫无误差的整圆”。

光是做到这一点到也不难,难的是还得保证发动机高速运转时,“连杆大头”的2个“半圆”之间不会发生位移!哪怕一丝一毫都不行!因为2个“半圆”之间只要稍微有一点点错位,圆就不再圆了!要保证一台发动机使用10年甚至15年,“连杆大头”依然不错位,显然,这对机加工的工艺要求不低。

“连杆大头”的传统加工方式

关键词:锯开、定位销

传统上为了让“连杆大头”永不错位,而且精密度高,通常是这样加工的:连杆毛坯粗加工,然后用锯子把“连杆大头”锯开,成为2个“半圆”。然后把锯开的面做精密研磨后,2个“半圆”扣到一起,成为“整圆”。

之后拿去做精加工,将“整圆”精密铣削。最后“连杆大头”就做好了,这是其一,仅仅保证了“整圆”的严丝合缝。然而为了让2个“半圆”不错位,就需要在“半圆”上各自做出“定位销”。

这样一来,2个“半圆”合体之后,互相“咬合”、互相“嵌入对方体内”。于是乎就永远不会发生错位了,即使是在长期震动下也不会。“定位销”可以是三角形、齿形,也可以是其他造型。丰田就比较习惯使用圆柱形的“定位销”。

从摔碎的瓷碗获得灵感

“胀断工艺”应运而生

但是如今欧美汽车厂家可早就放弃这种传统的制造方式了!欧美厂商用的最多的就是一种叫做“胀断工艺”的技术。据说这个技术还是从碎裂的瓷器当中得到的灵感!——瓷碗摔碎后,裂口处看起来毛毛糙糙,但是你认真将碎裂面拼到一起,嘿!严丝合缝!不细看都看不出来!

“胀断工艺”就应运而生了。具体方法说起来很简单:连杆直接拿去做精密加工,然后用高能激光,在“连杆大头”上刻出2条比头发丝还细N倍的槽,最后用专用机器,在里面用理一撑,砰!“连杆大头”就断成两截了!


口看起来就像是碎掉的瓷碗的断口。但是组合起来之后,嘿!那叫一个严丝合缝!缝隙处你就是仔细盯着看,都未必看得到断口在哪里!——网上很多文章都讲说“胀断工艺”如何如何先进,性能如何如何优秀,反正就是这“胀断工艺”是厉害的紧!

“胀断工艺”最大优势在于

大幅度降低生产成本

那真相是否如此呢?俗话说的好:黑猫白猫,能逮耗子就是好猫!从性能角度看,其实无论是传统还是“胀断”其实都差不多。那么“胀断”工艺的好处究竟是什么呢?——很简单:大幅度减少了加工的公序,大幅度降低了成本!

传统加工方式,先要对毛坯粗加工,然后锯断,再然后断面精磨,之后“装配合体”,最后镗孔精加工……而“胀断”流程就简单多了:直接一次精加工到位后,激光刻槽,最后液压胀断就完了。

“胀断工艺专用特种脆性钢”

这玩意儿冶炼难度太大了

任何新技术、新工艺诞生的目的无非就2个:更强的性能,或者更低的成本。“胀断”技术能在大幅度降低成本的同时,略微提升精度,因此各厂商都趋之若鹜。那么问题来了:日系大厂丰田为啥就不用这套工艺呢?

原因很简单:“胀断连杆”的钢材可不是普通钢材!而是特殊的“脆性特殊钢”。正是因为脆性大,因此才能在“胀断”过程中断的干脆利落。如果韧性太好的话,直接就变形了。然而脆性还不能太夸张,不然强度就悲剧了,发动机一启动直接绷断,那可绝对不行!

又要有足够的脆性,又要足够结实……太难了!“脆性特殊钢”含硫、含钒量都很高。牌号C70S6(36MnVS4),关于这种钢的工艺难度,大家搜一下相关论文就清楚了。——也就是说只有搞定这种特殊钢的冶炼、热处理等难题,“胀断连杆”才能得以成为现实。

“火力全开”OR“稳中求进“

东西方思维方式再次碰撞

如果您是汽车企业领导,您是选择相对稳妥,技术成熟保守的传统钢材+传统加工方式,还是选择入门门槛高,初期需要攻克的难题多,但后续可以减少成本的新工艺?——其实这和跳水运动很像:有些运动员偏爱难度系数低的动作,因为不容易出错,相对比较保守;而有些运动员则喜欢挑战难度系数高的动作,要么搞砸,套么一鸣惊人。

事实上欧美和日系企业在面对汽车,甚至工业设计时的态度也是如此。我们总是会看到欧美企业对于不断挑战新技术、新工艺,以达到更快、更高、更强而“火力全开”;我们也能看到日系企业“尽量避开不熟悉的领域,稳中求进”的风格。

总是看到网上有人不停争论德系日系谁好谁坏、谁优谁劣。但其实你真的深入去探究,就会发现那些所谓的争论没任何意义。世界上的事情又怎是简单可以用YES和NO去衡量的?如果世界如此简单,那和广东人说“川菜是错的”、四川人说“粤菜是错的”又有什么区别?





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