CN100396802C - 机械加工车制压缩弹簧的修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械加工车制压缩弹簧的修复方法，其特征在于包括以下步骤：①将需要进行修复的弹簧回火，硬度控制在HRC44-HRC48；②用带有小圆弧面的斜劈将弹簧每个节距撑开；③对校正撑开节距的机械加工车制压缩弹簧淬火回火的热处理，并保证热处理后弹簧的硬度在HRC50-HRC53之间；④紧压24小时，完成修复。用本发明方法，可以提高机械加工车制压缩弹簧的合格率，大大降低生产成本。

Description

机械加工车制压缩弹簧的修复方法

所属技术领域：

本发明专利涉及一种弹簧的修复方法，特别涉及一种机械加工车制矩形(或梯形)截面压缩弹簧的修复方法。

背景技术：

机械加工中常需要加工生产等节距压缩弹簧，这种弹簧弹性力要求大，质量要求高，热处理淬火后硬度控制范围窄，因此是性能要求非常严格的弹簧产品。目前，等节距压缩弹簧的加工生产的方法分两种：一种是绕制，绕制分为热绕制和原材料在退火状态下的冷绕制；另一种是机械加工车制弹簧，即在一根圆形棒料上完全用机械方法加工出一件弹簧截面为矩形的等节距压缩弹簧，其制造工序为：原材料退火——机械加工成弹簧外型——切除多余圈数——两端圈并紧，平磨两端面——热处理淬火、回火——吹砂——紧压24小时——检测。所有的制作工序完成后，测试弹簧的安装时的预加载荷P₁值、工作载荷P₂值、刚度值、自由高度H₀等，当测定的P₁、P₂值、刚度值、自由长度H₀中有一项有不合格，加工的弹簧只能报废，无法退修返工。因此，机械加工车制矩形(或梯形)截面压缩弹簧的整个生产过程，尤其热处理控制要求极其严格。由于机械加工的矩形(或梯形)截面压缩弹簧生产合格率也不高，并且这种制造加工成本比较高，技术难度较大，因此容易产生废品，如何将报废的弹簧进行返加工，成为提高机械加工车制压缩弹簧的合格率亟待解决的问题。

发明内容：

本发明的目的，是提供一种机械加工车制压缩弹簧的修复方法。利用这种方法，可以提高机械加工车制压缩弹簧的合格率，大大降低生产成本。

本发明的技术方案是：

将需要修复的弹簧重新进行中温回火，温度为450±20℃，时间为90分钟，水冷3-5分钟，回火的温度根据弹簧的材质确定，回火后弹簧的硬度控制在HRC44-HRC48范围内。斜劈的尾部与压力机的机头连接，然后用头部带有小圆弧面的斜劈对弹簧每个节距撑开，在撑开弹簧的节距时，设定每一个节距的间距，调整压力机的压力，以保证每个节距撑开间距基本上相同，并控制当弹簧的每一个节距被撑开后，弹簧的长度与返加工前的热处理淬火前的弹簧长度接近或相等，即使每个节距都被撑开后弹簧的自由长度H₀接近或相等于返加工前的热处理前的自由长度。在撑开弹簧节距的过程中，若弹簧出现弯曲，则在弹簧弯曲的方向处再撑弹簧，使弹簧及时得到校直，以调整弹簧的直线度，确保被撑开弹簧不弯曲。

将经过上述工序的压缩弹簧进行第二次淬火、回火。淬火的温度是880℃，时间为10分钟，油冷5-10分钟；回火采用中温回火，温度为410-430℃，时间为90-120分钟。淬火、回火后弹簧的硬度控制在HRC50-HRC53之间，再紧压24小时，测试弹簧的P₁、P₂值、刚度值、自由长度H0，符合工艺要求，即可得到合格的产品。

校正撑开节距所使用的斜劈压头夹角10度-30度，斜劈压头表面要求有0.8以上光洁度，以防止在校正撑开弹簧节距过程中，造成弹簧矩形面内侧损伤。

本发明的有益效果是：

采用本发明方法，将需要进行返加工的弹簧重新回火，以降低弹簧的强度和硬度，在硬度HRC44-HRC48范围对弹簧的节距进行撑开调整，同时对弹簧的自由长度进行调整，弹簧可以基本恢复到机械加工后热处理淬火回火前的状态。再对弹簧进行热处理淬火、回火的处理。淬火时，弹簧在经880℃奥氏体化后，金相上获得奥氏体组织。在保温过程中，碳原子和合金元素原子在奥氏体晶粒内扩散，使弹簧钢的奥氏体得到均匀化，以提高弹簧钢的淬透性和力学性能。保温结束后，弹簧钢进入机械油或普通淬火油中进行快速冷却，发生奥氏体向马氏体转变。

弹簧在中温回火工艺中，所获得的金相组织为回火屈氏体，该组织以针状铁素体为基体，并分布有弥散片状渗碳体的混合组织，其中片状渗碳体是中温回火弹簧钢的主要强化相。弹簧中温回火后，钢中的内应力显著减小，因此，可使钢保持高弹性极限，较高强度和高的疲劳极限，以及足够的韧性。

本修复方法可大力提高机械加工车制压缩弹簧的制造合格率，本发明方法经长安公司用于缓冲器弹簧的修复，交验合格率由原来的65％提高到95％，年节约原材料6-8万元。

下面结合附图和实施对本发明专利进一步说明。

附图说明

图1为本发明在返工校正弹簧撑开节距的示意图。

图中：1为压力机压头，2为斜劈，3为弹簧，4为铜垫块。

具体实施方式

下面以选用65Si₂MnWA材料为例，说明用机械加工车制压缩弹簧的修复方法。

本实施例的弹簧旋向为右旋向，有效圈数n＝13，总圈数n₁＝14.5，弹簧的外径Φ33.6h12，内径Φ为13.6H12，弹簧的内、外圆倒角均为1×45°，自由长度 $H_0=150_{-2}^{+1.5}$ ，刚度 $\mathrm{\η}=\frac{p_2-p_1}{H_1-H_2}={539}_{-19.6}^{+58.8}N/\mathrm{mm}$ ，弹簧安装时的预加载荷 $P_1=5393_{-490.3}^{+980.6}N$ ，弹簧安装时的工作载荷P₂＝15640.6N，弹簧安装时的高度H₁＝140mm，弹簧工作时的高度H₂＝121mm。

将需要修复的弹簧重新回火，在回火电炉中回火，回火的温度450-470℃，时间为90分钟，水冷3-5分钟，以保证回火后弹簧的硬度控制在HRC44-HRC48范围内。以防止在撑开节距和校直时弹簧断裂或弹簧出现微裂纹。

参见图1。将弹簧3放铜垫块4上，以保证弹簧的表面在撑开节距时不被损伤。斜劈2放进弹簧1的节距，用压力机压头1对斜劈2施加压力，以撑开弹簧节距t，在撑开弹簧每一个节距时，应当随时注意调整压力机压头1对斜劈2的压力，以保持弹簧的每一个节距的间距相等。当弹簧的一面节距撑开调整好以后，再将弹簧沿心轴线旋转180℃，重复上述步骤，将弹簧另一面节距撑开。调整后的弹簧的自由长度H₀应当与返加工前的热处理淬火前的自由长度H₀接近或相等。在撑开弹簧节距的过程中，若弹簧出现弯曲，则在弹簧弯曲的方向处再撑弹簧，使弹簧及时得到校直，以调整弹簧的直线度，确保被撑开弹簧不弯曲。

斜劈的压头带有小圆弧面，其夹角10度-30度，斜劈压头表面的光洁度≥0.8，防止在校正撑开弹簧节距过程中，造成弹簧矩形面内侧损伤。

将经过上述工序的压缩弹簧进行第二次淬火、回火。淬火的温度为880℃，时间为10分钟，油中冷却5-10分钟完成淬火。进入下一道工序中温回火，回火温度为410-430℃，时间为90-120分钟。淬火回火后弹簧的硬度控制在HRC50-HRC53之间，回火结束后，进入水冷却，冷却的时间为2-5分钟，再紧压24小时，测试弹簧的P₁、P₂值、刚度值、自由长度H₀，均符合 $H_0=150_{-2}^{+1.5},$ 刚度 $\mathrm{\η}=539_{-19.6}^{+58.8}N/\mathrm{mm},$ $P_1=5393_{-490.3}^{+980.6}N,$ P₂＝15640.6N，进入最后的工序——吹砂，得到合格的产品。

本发明方法用于采用60Si₂MnA、65Si₂MnWA、55Si₂MnA、60Si₂CrVA、65Mn等材料的机械加工车制压缩弹簧的修复，可以达到上述同样的效果。

Claims (3)

1.一种机械加工车制压缩弹簧的修复方法，其特征在于包括以下步骤：

①将需要进行修复的弹簧回火，硬度控制在HRC44-HRC48；

②用带有小圆弧面的斜劈将弹簧每个节距撑开，用斜劈使撑开的弹簧间距相等，并校正撑开节距后弹簧的自由长度H₀，使之接近或相等于热处理淬火前的自由长度；

③对校正撑开节距的机械加工车制压缩弹簧淬火、回火的热处理，并保证热处理后弹簧的硬度在HRC50-HRC53之间；

④紧压24小时，完成返加工。

2.根据权利要求1所述的机械加工车制压缩弹簧的修复方法，其特征在于：所述步骤①中的回火采用中温回火，温度为450±20℃，时间为90分钟。

3.根据权利要求1所述的机械加工车制压缩弹簧的修复方法，其特征在于：所述步骤③中的淬火的温度是880℃，时间为10分钟，淬火后油冷5-10分钟；回火采用中温回火，温度为410-430℃，时间为90-120分钟。

Images