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一種新的彈簧制作工藝

作者: 來源: 發布于:2019-11-12 9:08:36
本發明涉及一種彈簧的制作工藝,尤其涉及一種要求彈簧的熱衰減率小的制作工藝。

背景技術:

彈簧在現在的應用中非常的普遍,各行各業根據不同的用途采用不同強度剛度和使用壽命的彈簧。因此彈簧的制造工藝也不盡相同。現在的公開文件中有:“高應力氣門彈簧的制造工藝(CN101439458A)”包括以下工序:卷簧,將鋼絲坯料卷制成型為半成品彈簧;第一次回火,將彈簧進行低溫回火去應力;磨簧,對彈簧的兩個端面進行磨削,以達到所需的長度;倒角,去除彈簧磨削后的毛刺;應力優化;第二次回火,對彈簧進行再次低溫回火去應力;噴丸,提高彈簧的疲勞壽命;熱壓;負荷分類,對負荷超差的彈簧進行剔除,負荷合格產品就成為高應力氣門彈簧產品;上油,對高應力氣門彈簧產品進行上油,準備包裝。上述文件中揭示的彈簧的工藝針對高應力氣門的一種彈簧的工藝,其對于成品彈簧的在高壓下的使用壽命和熱衰減量沒有要求。

技術實現要素:

本發明提供了一種在高應力下使用壽命長,彈簧的熱衰減率低的彈簧制造工藝;解決了現有技術中存在的彈簧在高應力下使用壽命短,彈簧的熱衰減率高的技術問題。

本發明同時提供了一種產品合格率高,減少彈簧的熱松弛的彈簧制造工藝;解決了現有技術中存在的產品合格率不夠高,彈簧的熱松弛大的技術問題。

本發明的上述技術問題是通過下述技術方案解決的:一種彈簧的制作工藝,其特征在于:包括以下工序:第一步,卷簧,將鋼絲按照旋向、預制高度、外徑和圈數卷好,彈簧的兩端并緊;

第二步,回火,將彈簧放入回火爐進行去應力回火;

第三步,端面磨削,將彈簧的兩端面磨平,磨面角度大于300度;

第四步,拋丸,進行三次拋丸,第一次拋丸的直徑大于第二次拋丸的直徑,第二次拋丸的直徑大于第三次拋丸的直徑;

第五步,蠕變回火,將彈簧壓縮至定位長度固定在夾具上,將帶有彈簧的夾具放入回火爐中保溫,出爐即水冷至室溫;

第六步,清洗,用超聲波清洗機對彈簧進行清洗;

第七步,退磁;

第八步,防銹處理。

在制作工藝中,采用三次拋丸,彈簧內側表面壓應力達到-976MPa,應力峰值達到-1246MPa,距表面0.04mm深度處應力達到-1163MPa,將彈簧的疲勞壽命在工作壓力為1100MPa,行程為30mm時從80萬次提高到200萬次,而且每次拋丸的直徑遞減,提高了淺表層的殘余應力,而且提高了表面的光潔度。為了減少彈簧的熱衰減量,采用蠕變回火工藝,先將經過拋丸的彈簧壓縮到定位長度后再連同壓縮固定的夾具一起放入連續式網帶回火爐中,保溫后出爐即水冷至室溫,經過蠕變回火處理的彈簧,熱衰減率從正常熱強壓處理的3.62~4.21%降低到了1.44~1.64%,滿足了一些使用彈簧的設備要求彈簧熱衰減率的小于3%的要求。清洗后的污染物<8mg/m2,經過退磁后的剩磁<5高斯。經過處理后的彈簧尤其適用于汽車液力變矩器內使用,要求彈簧在熱環境高應力下的疲勞壽命,并且需要較低的熱衰減率。

作為優選,所述的第一次拋丸的直徑為0.6~0.8mm,拋丸頻率為60HZ,第二次拋丸的直徑為0.4~0.6mm,拋丸頻率為50HZ,第三次拋丸的直徑為0.2~0.3mm,拋丸頻率為50HZ,每次拋丸的時間為20~40分鐘。三次拋丸分別選擇不同的參數值,根據彈簧所要的機械性能進行設定,選擇合適的鋼丸直徑和拋丸頻率才能達到彈簧要求的機械性能,第一次拋丸的頻率和后面兩次拋丸的頻率不同,在后兩次進行進一步處理時,不同直徑的鋼丸采用不同的頻率進行。三次拋丸相對于二次拋丸疲勞壽命提高了1.5倍。

作為更優選,所述的蠕變回火的溫度為200℃~300℃,保溫20~40分鐘后。在上述范圍內的溫度和時間內進行回火和保溫,減少熱松弛變形量,提高了彈簧的機械性能。

作為優選,所述的預制高度=成品長度+蠕變衰減長度,所述的定位長度為彈簧的最低工作長度,蠕變衰減量是根據彈簧在定位長度時的蠕變回火實驗得出的。蠕變衰減量的蠕變回火實驗的回火溫度為200℃~300℃,保溫20~40分鐘,通過上述實驗得出蠕變衰減量。根據需要加工的彈簧的長度不同,來確定不同的卷簧的預制長度和蠕變回火的定位長度,提高產品的合格率。

作為優選,在卷簧之前,進行首件試樣,完成所有生產工序加工,確定最終成品是否符合圖紙要求,并對生產工藝參數進行微調。先在流水線上試運行一遍,從而可以更好的調整相應的工藝參數,使得批量生產時合格率高,降低運營成本提高成品率。

作為更優選,在首件試樣前對原材料進行檢查,檢查鋼絲直徑、材料抗拉強度、表面質量。對材料的檢查,確保了彈簧在熱油環境中的正常工作。

作為優選,在第五步蠕變回火與第六步清洗之間插入尺寸分選步驟。經過分選工序實現了對彈簧的第一道產檢,提高成品率。

作為優選,第二步的去應力回火的溫度為400℃~420℃,保溫時間為55~65分鐘。

因此,本發明的彈簧的制作工藝具備下述優點:采用三級拋丸提高彈簧在高應力、長的試驗行程下的疲勞壽命,使得將彈簧應用在比較高要求的環境中;同時,采用蠕變回火工藝,相比原來的熱壓工藝,能減少熱松弛變形量,降低熱衰減量,可以滿足液力變矩器總成的要求。

具體實施方式

下面通過實施例,對發明的技術方案作進一步具體的說明。

實施例1:

彈簧的制作工藝,包括以下工序:

第一步,卷簧,將鋼絲按照旋向、預制高度、外徑和圈數卷好,彈簧的兩端并緊,完成初步的彈簧形狀;

第二步,回火,將彈簧放入回火爐進行去應力回火;

第三步,端面磨削,將彈簧的兩端面磨平,磨面角度大于300度;

第四步,拋丸,進行三次拋丸,第一次拋丸的直徑大于第二次拋丸的直徑,第二次拋丸的直徑大于第三次拋丸的直徑,第一次的拋丸頻率大于第二次和第三次的拋丸頻率,三次的拋丸時間相同,經過拋丸后提高殘余應力與疲勞壽命;

第五步,蠕變回火,將彈簧壓縮至定位長度固定在夾具上,將帶有彈簧的夾具放入回火爐中保溫,出爐即水冷至室溫,減少熱松弛和變形量,提高熱衰減率;

第六步,清洗,用超聲波對彈簧進行清洗;

第七步,退磁;

第八步,防銹處理,浸入防銹油內。

其中預制高度=成品長度+蠕變衰減長度,定位長度為彈簧的最低工作長度,蠕變衰減量是根據彈簧在定位長度時的蠕變試驗得出的。即先拿到目標要求加工的彈簧,其定位長度是已知的,將彈簧壓縮至定位長度后,在回火溫度為240℃的回火爐內,保溫35分鐘,通過上述實驗得出蠕變衰減量。進行試驗計算蠕變衰減長度,從而得到預制高度,根據試驗數據按照上述工藝進行加工。

實施例2:

如果需要制作長度為68mm,外徑為13.5mm的彈簧,利用本發明的彈簧的制作工藝,首先進行卷簧,將鋼絲卷繞并將彈簧的兩端并緊,卷繞后的彈簧參數為13.6±0.1mm,預制高度79±0.5mm,總圈數為17.8;然后,對卷簧好的彈簧在回火溫度為410±10℃的回火爐中進行去應力回火,回火保溫時間為60±3分鐘;回火處理完成后,對彈簧的兩端面進行端面磨削,兩端磨平,磨面角度大于300度;磨削后進行拋丸處理,拋丸處理包含3次拋丸,第一次用直徑為0.6mm的鋼丸在頻率為60HZ的拋丸機內拋丸30分鐘,然后再進行第二次拋丸,第二次拋丸用直徑為0.4mm的鋼丸在頻率為50HZ的拋丸機內拋丸30分鐘,做好后再進行第三次拋丸,第三次拋丸采用直徑為0.3mm的鋼丸在頻率為50HZ的拋丸機內拋丸30分鐘,;經過拋丸處理后的彈簧放入回火爐中進行蠕變回火,蠕變回火是將拋丸后的彈簧利用夾具壓縮到定位長度36.5mm(即彈簧的最低工作長度)并固定,然后將夾具帶著彈簧放入240度的連續式網帶回火爐中,保溫35分鐘后出爐即水冷至室溫,冷卻后的彈簧的長度為68mm;然后用超聲波清洗機對彈簧進行清洗,使污染物<8mg/m2,清洗后用退磁計將彈簧退磁,使得剩磁<5高斯,最后再將彈簧浸入防銹油做防銹處理。

實施例3:

彈簧的制作工藝,第一步,對原材料進行檢查,檢查鋼絲的直徑、材料的抗拉強度、表面質量等情況,確保彈簧在熱油環境中的正常工作;第二步,進行首件試樣,根據在線設備,完成所有生產工序加工,確定最終成品是否符合圖紙要求,并對生產工藝參數進行微調;第三步,根據彈簧的外徑和預制高度,總圈數等彈簧參數進行卷簧,并將彈簧的兩端并緊;第四步,在回火爐內進行去應力回火,回火溫度保持在400度,保溫60分鐘;第五步,將彈簧的兩端磨平,磨面角度大于300度;第六步,進行三次拋丸,第一次拋丸直徑為0.7mm,拋丸頻率為60HZ,第二次拋丸直徑為0.5mm,第三次拋丸直徑為0.3mm,第二次和第三次的拋丸頻率為50HZ,三次拋丸均為30分鐘;第七步,蠕變回火,將彈簧用夾具壓至定位長度,放入回火爐中保溫30分鐘后用水冷卻至室溫;第八步,根據產品的規格要求進行尺寸分選;第九步,用超聲清洗機對彈簧進行清洗;第十步,用退磁計將彈簧退磁;第十一步,將彈簧整體浸入防銹油進行防銹處理;第十二步,進行包裝。


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