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一种新的弹簧制作工艺

作者: 来源: 发布于:2019-11-12 9:08:36
本发明涉及一种弹簧的制作工艺,尤其涉及一种要求弹簧的热衰减率小的制作工艺。

背景技术:

弹簧在现在的应用中非常的普遍,各行各业根据不同的用途采用不同强度刚度和使用寿命的弹簧。因此弹簧的制造工艺也不尽相同。现在的公开文件中有:“高应力气门弹簧的制造工艺(CN101439458A)”包括以下工序:卷簧,将钢丝坯料卷制成型为半成品弹簧;第一次回火,将弹簧进行低温回火去应力;磨簧,对弹簧的两个端面进行磨削,以达到所需的长度;倒角,去除弹簧磨削后的毛刺;应力优化;第二次回火,对弹簧进行再次低温回火去应力;喷丸,提高弹簧的疲劳寿命;热压;负荷分类,对负荷超差的弹簧进行剔除,负荷合格产品就成为高应力气门弹簧产品;上油,对高应力气门弹簧产品进行上油,准备包装。上述文件中揭示的弹簧的工艺针对高应力气门的一种弹簧的工艺,其对于成品弹簧的在高压下的使用寿命和热衰减量没有要求。

技术实现要素:

本发明提供了一种在高应力下使用寿命长,弹簧的热衰减率低的弹簧制造工艺;解决了现有技术中存在的弹簧在高应力下使用寿命短,弹簧的热衰减率高的技术问题。

本发明同时提供了一种产品合格率高,减少弹簧的热松弛的弹簧制造工艺;解决了现有技术中存在的产品合格率不够高,弹簧的热松弛大的技术问题。

本发明的上述技术问题是通过下述技术方案解决的:一种弹簧的制作工艺,其特征在于:包括以下工序:第一步,卷簧,将钢丝按照旋向、预制高度、外径和圈数卷好,弹簧的两端并紧;

第二步,回火,将弹簧放入回火炉进行去应力回火;

第三步,端面磨削,将弹簧的两端面磨平,磨面角度大于300度;

第四步,抛丸,进行三次抛丸,第一次抛丸的直径大于第二次抛丸的直径,第二次抛丸的直径大于第三次抛丸的直径;

第五步,蠕变回火,将弹簧压缩至定位长度固定在夹具上,将带有弹簧的夹具放入回火炉中保温,出炉即水冷至室温;

第六步,清洗,用超声波清洗机对弹簧进行清洗;

第七步,退磁;

第八步,防锈处理。

在制作工艺中,采用三次抛丸,弹簧内侧表面压应力达到-976MPa,应力峰值达到-1246MPa,距表面0.04mm深度处应力达到-1163MPa,将弹簧的疲劳寿命在工作压力为1100MPa,行程为30mm时从80万次提高到200万次,而且每次抛丸的直径递减,提高了浅表层的残余应力,而且提高了表面的光洁度。为了减少弹簧的热衰减量,采用蠕变回火工艺,先将经过抛丸的弹簧压缩到定位长度后再连同压缩固定的夹具一起放入连续式网带回火炉中,保温后出炉即水冷至室温,经过蠕变回火处理的弹簧,热衰减率从正常热强压处理的3.62~4.21%降低到了1.44~1.64%,满足了一些使用弹簧的设备要求弹簧热衰减率的小于3%的要求。清洗后的污染物<8mg/m2,经过退磁后的剩磁<5高斯。经过处理后的弹簧尤其适用于汽车液力变矩器内使用,要求弹簧在热环境高应力下的疲劳寿命,并且需要较低的热衰减率。

作为优选,所述的第一次抛丸的直径为0.6~0.8mm,抛丸频率为60HZ,第二次抛丸的直径为0.4~0.6mm,抛丸频率为50HZ,第三次抛丸的直径为0.2~0.3mm,抛丸频率为50HZ,每次抛丸的时间为20~40分钟。三次抛丸分别选择不同的参数值,根据弹簧所要的机械性能进行设定,选择合适的钢丸直径和抛丸频率才能达到弹簧要求的机械性能,第一次抛丸的频率和后面两次抛丸的频率不同,在后两次进行进一步处理时,不同直径的钢丸采用不同的频率进行。三次抛丸相对于二次抛丸疲劳寿命提高了1.5倍。

作为更优选,所述的蠕变回火的温度为200℃~300℃,保温20~40分钟后。在上述范围内的温度和时间内进行回火和保温,减少热松弛变形量,提高了弹簧的机械性能。

作为优选,所述的预制高度=成品长度+蠕变衰减长度,所述的定位长度为弹簧的最低工作长度,蠕变衰减量是根据弹簧在定位长度时的蠕变回火实验得出的。蠕变衰减量的蠕变回火实验的回火温度为200℃~300℃,保温20~40分钟,通过上述实验得出蠕变衰减量。根据需要加工的弹簧的长度不同,来确定不同的卷簧的预制长度和蠕变回火的定位长度,提高产品的合格率。

作为优选,在卷簧之前,进行首件试样,完成所有生产工序加工,确定最终成品是否符合图纸要求,并对生产工艺参数进行微调。先在流水线上试运行一遍,从而可以更好的调整相应的工艺参数,使得批量生产时合格率高,降低运营成本提高成品率。

作为更优选,在首件试样前对原材料进行检查,检查钢丝直径、材料抗拉强度、表面质量。对材料的检查,确保了弹簧在热油环境中的正常工作。

作为优选,在第五步蠕变回火与第六步清洗之间插入尺寸分选步骤。经过分选工序实现了对弹簧的第一道产检,提高成品率。

作为优选,第二步的去应力回火的温度为400℃~420℃,保温时间为55~65分钟。

因此,本发明的弹簧的制作工艺具备下述优点:采用三级抛丸提高弹簧在高应力、长的试验行程下的疲劳寿命,使得将弹簧应用在比较高要求的环境中;同时,采用蠕变回火工艺,相比原来的热压工艺,能减少热松弛变形量,降低热衰减量,可以满足液力变矩器总成的要求。

具体实施方式

下面通过实施例,对发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1:

弹簧的制作工艺,包括以下工序:

第一步,卷簧,将钢丝按照旋向、预制高度、外径和圈数卷好,弹簧的两端并紧,完成初步的弹簧形状;

第二步,回火,将弹簧放入回火炉进行去应力回火;

第三步,端面磨削,将弹簧的两端面磨平,磨面角度大于300度;

第四步,抛丸,进行三次抛丸,第一次抛丸的直径大于第二次抛丸的直径,第二次抛丸的直径大于第三次抛丸的直径,第一次的抛丸频率大于第二次和第三次的抛丸频率,三次的抛丸时间相同,经过抛丸后提高残余应力与疲劳寿命;

第五步,蠕变回火,将弹簧压缩至定位长度固定在夹具上,将带有弹簧的夹具放入回火炉中保温,出炉即水冷至室温,减少热松弛和变形量,提高热衰减率;

第六步,清洗,用超声波对弹簧进行清洗;

第七步,退磁;

第八步,防锈处理,浸入防锈油内。

其中预制高度=成品长度+蠕变衰减长度,定位长度为弹簧的最低工作长度,蠕变衰减量是根据弹簧在定位长度时的蠕变试验得出的。即先拿到目标要求加工的弹簧,其定位长度是已知的,将弹簧压缩至定位长度后,在回火温度为240℃的回火炉内,保温35分钟,通过上述实验得出蠕变衰减量。进行试验计算蠕变衰减长度,从而得到预制高度,根据试验数据按照上述工艺进行加工。

实施例2:

如果需要制作长度为68mm,外径为13.5mm的弹簧,利用本发明的弹簧的制作工艺,首先进行卷簧,将钢丝卷绕并将弹簧的两端并紧,卷绕后的弹簧参数为13.6±0.1mm,预制高度79±0.5mm,总圈数为17.8;然后,对卷簧好的弹簧在回火温度为410±10℃的回火炉中进行去应力回火,回火保温时间为60±3分钟;回火处理完成后,对弹簧的两端面进行端面磨削,两端磨平,磨面角度大于300度;磨削后进行抛丸处理,抛丸处理包含3次抛丸,第一次用直径为0.6mm的钢丸在频率为60HZ的抛丸机内抛丸30分钟,然后再进行第二次抛丸,第二次抛丸用直径为0.4mm的钢丸在频率为50HZ的抛丸机内抛丸30分钟,做好后再进行第三次抛丸,第三次抛丸采用直径为0.3mm的钢丸在频率为50HZ的抛丸机内抛丸30分钟,;经过抛丸处理后的弹簧放入回火炉中进行蠕变回火,蠕变回火是将抛丸后的弹簧利用夹具压缩到定位长度36.5mm(即弹簧的最低工作长度)并固定,然后将夹具带着弹簧放入240度的连续式网带回火炉中,保温35分钟后出炉即水冷至室温,冷却后的弹簧的长度为68mm;然后用超声波清洗机对弹簧进行清洗,使污染物<8mg/m2,清洗后用退磁计将弹簧退磁,使得剩磁<5高斯,最后再将弹簧浸入防锈油做防锈处理。

实施例3:

弹簧的制作工艺,第一步,对原材料进行检查,检查钢丝的直径、材料的抗拉强度、表面质量等情况,确保弹簧在热油环境中的正常工作;第二步,进行首件试样,根据在线设备,完成所有生产工序加工,确定最终成品是否符合图纸要求,并对生产工艺参数进行微调;第三步,根据弹簧的外径和预制高度,总圈数等弹簧参数进行卷簧,并将弹簧的两端并紧;第四步,在回火炉内进行去应力回火,回火温度保持在400度,保温60分钟;第五步,将弹簧的两端磨平,磨面角度大于300度;第六步,进行三次抛丸,第一次抛丸直径为0.7mm,抛丸频率为60HZ,第二次抛丸直径为0.5mm,第三次抛丸直径为0.3mm,第二次和第三次的抛丸频率为50HZ,三次抛丸均为30分钟;第七步,蠕变回火,将弹簧用夹具压至定位长度,放入回火炉中保温30分钟后用水冷却至室温;第八步,根据产品的规格要求进行尺寸分选;第九步,用超声清洗机对弹簧进行清洗;第十步,用退磁计将弹簧退磁;第十一步,将弹簧整体浸入防锈油进行防锈处理;第十二步,进行包装。


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