CN101319328B - 对铁基柱状螺旋弹簧去毛刺的低硝酸化学去毛刺液及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对铁基柱状螺旋弹簧的低硝酸化学去毛刺液及其去毛刺方法。去毛刺液按每升溶液中包含：盐酸200～220ml、硝酸：20～30ml、2-羟基苯甲酸15～20mg、明胶0.5～1.0g、聚乙二醇1～2g、壬基酚聚氧乙烯醚2～3g，余下为水进行配制。化学去毛刺方法包括：a)配制去毛刺液；b)去毛刺；c)冷水冲洗；d)中和处理；e)冷水冲洗；f)热水洗；g)干燥；g)干燥；h)浸防锈油。其优点是：去毛刺液中含硝酸的极低，因而所产生的氮氧化物极为有限，污染低，具有环保性。同时，去毛刺生产过程的操作简单，工序时间短，毛刺去除率高，适合形状复杂难以机械化去毛刺的圆柱螺旋弹簧的大规模生产，经去毛刺后的零件表面光洁度高。此外，去毛刺液的原料便宜，去毛刺处理的耗能小，有利节约资源，降低生产成本。

Description

对铁基柱状螺旋弹簧去毛刺的低硝酸化学去毛刺液及其方法

技术领域

本发明涉金属材料的热处理，尤其涉及一种对铁基柱状螺旋弹簧去毛刺的低硝酸化学去毛刺液及其方法。

背景技术

经机械加工的工件上普遍存在着毛刺。

机械零件加工方法大致可分为去除材料加工、变形加工、附加加工等。在各种加工中，与所要求的形状、尺寸不符的、在被加工零件上派生出的多余部分即为毛刺。毛刺的产生随加工方法的不同而变化。铁基圆柱螺旋弹簧毛刺主要是在切削加工和成形中产生的。

由于毛刺的存在将导致整个机械系统不能正常工作，使可靠性、稳定性降低。当存在毛刺的机器做机械运动或震动时，脱落的毛刺会造成机器滑动表面过早磨损，噪音增大，甚至使机构卡死，动作失灵，某些电气系统在随主机运动时，会因毛刺脱落而造成回路短路或使磁场受到破坏，影响系统正常工作，对于液压系统元件，如果毛刺脱落，毛刺将存在于各液压元件微小的工作间隙内，造成滑阀卡死！使回路或滤网堵塞而造成事故，还会引起流体紊流或层流，降低系统的工作性能。日本液压专家认为，影响液压件性能和寿命的原因有70％是毛刺造成的，对于变压器，带有毛刺的铁心比清除毛刺的铁心铁损增加20~90％，并随频率的增加而加大。毛刺的存在还影响机械系统的装配质量，影响零件后序加工工序的加工质量及检验结果的准确性。

圆柱螺旋弹簧毛刺同样影响它所在的整个机械系统的正常工作。例如活塞环螺旋撑簧上的毛刺，在使用中常会脱落，致使撑簧槽与撑簧的间隙发生变化，造成活塞环顺应性下降，同时也会增加活塞环在使用中的震颤。毛刺的脱落还会增加撑簧槽与撑簧的磨损，它们的配合间隙将不断增大，所有这些都最终导致发动机的机油耗增加。同时，发动机排放和整个发动机系统噪音增加。

总之，毛刺的存在既影响产品的外观质量，更导致产品的内在质量降低，危害整个机械系统的可靠性、稳定性。

随着科学和生产的发展，去毛刺技术已受到各工业发达国家的普遍重视，得到了较快发展。目前在生产实际中，常用的去毛刺技术有：人工去毛刺；滚筒研磨去毛刺；电化学去毛刺；化学去毛刺；热能去毛刺；磁力研磨去毛刺和挤压研磨去毛刺等。

其中的化学去毛刺具有独特的优点：它不受零件形状及尺寸的限制；可以加工带有盲孔、深槽、形状复杂的零件和细管、弯头、大型设备的内腔以及丝材、带材等：生产效率高，适用于大生产；设备简单，操作方便。化学去毛刺工艺克服了机械方法所存在的体力劳动繁重、并会形成大量对环境和对人体有害粉尘的问题。同时，不需要电化学方法所需要的大量电力，节省能源。

现有的和正在研究的化学去毛刺工艺根据溶液配方成分的不同分为以下几个种类：硝酸体系；缩合磷酸体系；双氧水体系。

硝酸体系的经典溶液主要成分为磷酸、硫酸和硝酸。其中各酸所占体积百分数为：磷酸50％～52％、硫酸31％～34％；硝酸7％～9％。该化学去毛刺液的去毛刺效果好，经去毛刺后零件表面光洁度高。但是大量硝酸的使用，使去毛刺作业中产生大量的氮氧化物有害气体，极大的污染了环境，严重危害了操作者的身体健康。所以，该去毛刺液目前仅对一些难处理的材料有使用价值。目前，尽可能降低硝酸体系中硝酸含量是该体系的化学去毛刺液的研究重点和发展趋势。

缩合磷酸体系，主要应用于高碳钢制件。该方法虽污染小，但工作温度较高，能源消耗大，并且不工作时容易吸水，需密封保存。

双氧水体系，目前用于纺织细纱机上零件——罗拉的去毛刺。该体系中的过氧化氢作为氧化剂，不会产生氮氧化物有害气体。但过氧化氢易受热分解，所以工作温度不能太高，工作时间较长，工作效率较低，同时需加入一些过氧化氢稳定剂来抑制其分解，使配方成本相对较高。

需要指出目前已有的化学去毛刺溶液有一个共同缺陷，就是只能适用于某种单一材料，对零件材料成份的多样性不能适应，或者处理结果达不到质量要求。所以，针对不同含碳量和含不同金属元素以铁基材料制成形状复杂的圆柱螺旋弹簧的化学去毛刺方法还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足而提出的适用于以铁基材料制成的柱状螺旋弹簧、且低污染环保、同时生产效率高适用于大规模生产、设备简单、操作方便的对铁基柱状螺旋弹簧去毛刺的低硝酸化学去毛刺液及其方法。它由以下技术方案来实现：

去毛刺液按每升溶液中包含：盐酸200～220ml、硝酸：20～30ml、2-羟基苯甲酸15～20mg、明胶0.5～1.0g、聚乙二醇1～2g、壬基酚聚氧乙烯醚2～3g，余下为水进行配制；所述铁基柱状螺旋弹簧是指用碳素弹簧钢、低合金弹簧钢、弹簧用不锈钢材料制成的柱状螺旋弹簧。

所述的铁基柱状螺旋弹簧的低硝酸化学去毛刺液，其特征在于所述盐酸和硝酸采用化学纯或分析纯。

化学去毛刺方法包括如下步骤：

a)配制去毛刺液

按上述权利要求1所述比例配制化学去毛刺液，并将其放入去毛刺容器内，对该容器加热，使其内去毛刺液的温度达60～70℃；

b)去毛刺

对铁基圆柱螺旋弹簧工件进行充分冲洗，然后放入上述去毛刺容器内浸泡，时间为2～5分钟；

c)冷水冲洗

将去毛刺后的工件放入流水槽内，经流动水进行充分冲洗；

d)中和处理

将经冷水去酸冲洗后的工件放入中和槽内浸泡，中和槽内置有浓度为45～55g/L Na₂CO₃的中和液，所述工件在槽内被下抖动，中和处理时间为30～60秒。

e)冷水冲洗

将中和处理后的工件放入后流水槽内，经流动水进行充分冲洗；

f)热水洗

将经冷水冲洗后的工件放入水温为90～100℃的热水槽内进行热水浸洗，时间为30～60秒；

g)干燥

将经热水浸洗后的工件取出，在空气中利用余热和工业吹风机使其干燥；

h)浸防锈油

将干燥后的工件放入防锈油槽浸沾防锈油。

本发明的有益效果是：本发明的去毛刺液中含硝酸的极低，约为0.2～0.3％，大大低于现有硝酸体系的7％～9％硝酸含量，因而所产生的氮氧化物极为有限，污染低，具有环保性。同时，去毛刺生产过程的操作简单，工序时间短，毛刺去除率高，适合形状复杂难以机械化去毛刺的圆柱螺旋弹簧的大规模生产，经去毛刺后的零件表面光洁度高。此外，去毛刺液的原料便宜，去毛刺处理的耗能小，有利节约资源，降低生产成本。

具体实施方式

实施例1

本实施例中柱状螺旋弹簧工件材料为70号钢，尺寸Φ2.4×248mm，数量为100根，工件经正常前处理(除油、除锈等)。要求表面光滑不扎手，表面粗糙度Ra0.8，表面毛刺高度0.002mm以下。

下面按如下程序对上述弹簧进行化学去毛刺处理：

a)配制去毛刺液按每升溶液中包含：分析纯盐酸200ml/L、分析纯硝酸20ml/L、2-羟基苯甲酸15mg/L、明胶0.5g/L、聚乙二醇1g/L、壬基酚聚氧乙烯醚、2g/L、余为水配制成10L体积的去毛刺溶液，并将其放入去毛刺容器内，对该容器加热，使去毛刺溶液的温度为60℃

b)去毛刺对上述100根弹簧工件进行充分冲洗，然后放入上述去毛刺容器内浸泡，时间为5分钟。

c)冷水冲洗将去毛刺后的工件放入流水槽内，经流动水进行充分冲洗。

d)中和处理将经冷水去酸冲洗后的工件放入中和槽内浸泡，中和槽内置有浓度为45g/L Na₂CO₃的中和液，所述工件在槽内被下抖动，中和处理时间为30秒。

e)冷水冲洗将中和处理后的工件放入后流水槽内，经流动水进行充分冲洗；

f)热水洗将经冷水冲洗后的工件放入水温为90℃热水槽进行热水浸洗，时间为30秒；

g)干燥将经热水浸洗后的工件取出，在空气中利用余热和工业吹风机使其干燥；

h)浸防锈油将干燥后的工件放入防锈油槽浸沾防锈油。

对经上述去毛刺后的工件进行检测：手感光滑不扎手，侧得表面粗糙度Ra0.8，用测量精度0.0001的万能工具显微镜检测表面毛刺高度为：0。

实施例2

本实施例中弹簧工件材料为50CrVA，工件尺寸Φ2.6×301mm，数量为100根，试样经正常前处理(除油、除锈等)。要求表面光滑不扎手，表面粗糙度Ra0.8～Ra0.4，表面毛刺高度0.002mm以下。

按如下程序对上述弹簧工件进行化学去毛刺处理：

a)配制去毛刺液按每升溶液中包含：化学纯盐酸210ml/L、化学纯硝酸28ml/L、2-羟基苯甲酸16mg/L、明胶0.7g/L、聚乙二醇1.5g/L、壬基酚聚氧乙烯醚、2.5g/L、余为水配制成10L体积的去毛刺溶液，并将其放入去毛刺容器内，对该容器加热，使去毛刺溶液的温度为65℃

b)去毛刺对上述100根弹簧工件进行充分冲洗，然后放入上述去毛刺容器内浸泡，时间为4分钟。

c)冷水冲洗将去毛刺后的工件放入流水槽内，经流动水进行充分冲洗。

d)中和处理将经冷水去酸冲洗后的工件放入中和槽内浸泡，中和槽内置有浓度为50g/L Na₂CO₃的中和液，所述工件在槽内被下抖动，中和处理时间为45秒。

e)冷水冲洗将中和处理后的工件放入后流水槽内，经流动水进行充分冲洗；

f)热水洗将经冷水冲洗后的工件放入水温为95℃热水槽进行热水浸洗，时间为45秒；

g)干燥将经热水浸洗后的工件取出，在空气中利用余热和工业吹风机使其干燥；

h)浸防锈油将干燥后的工件放入防锈油槽浸沾防锈油。

对经上述去毛刺后的工件进行检测：手感光滑不扎手，侧得表面粗糙度Ra0.8，用测量精度0.0001的万能工具显微镜检测表面毛刺高度为：0。

实施例3

本实施例中弹簧工件材料为不锈钢(相当于1Cr18Ni9)，试样尺寸Φ2.2×3357mm，数量为100根，试样经正常前处理(除油、除锈等)。要求表面光滑不扎手，表面粗糙度Ra0.8～Ra0.4，表面毛刺高度0.002mm以下。

按如下程序对上述弹簧工件进行化学去毛刺处理：

a)配制去毛刺液按每升溶液中包含：化学纯盐酸220ml/L、化学纯硝酸30ml/L、2-羟基苯甲酸20mg/L、明胶1.0g/L、聚乙二醇2.0g/L、壬基酚聚氧乙烯醚3.0g/L、余为水配制成10L体积的去毛刺溶液，并将其放入去毛刺容器内，对该容器加热，使去毛刺溶液的温度为70℃

b)去毛刺对上述100根弹簧工件进行充分冲洗，然后放入上述去毛刺容器内浸泡，时间为5分钟。

c)冷水冲洗将去毛刺后的工件放入流水槽内，经流动水进行充分冲洗。

d)中和处理将经冷水去酸冲洗后的工件放入中和槽内浸泡，中和槽内置有浓度为55g/L Na₂CO₃的中和液，所述工件在槽内被下抖动，中和处理时间为60秒。

e)冷水冲洗将中和处理后的工件放入后流水槽内，经流动水进行充分冲洗；

f)热水洗将经冷水冲洗后的工件放入水温为95℃热水槽进行热水浸洗，时间为60秒；

g)干燥将经热水浸洗后的工件取出，在空气中利用余热和工业吹风机使其干燥；

h)浸防锈油将干燥后的工件放入防锈油槽浸沾防锈油。

对经上述去毛刺后的工件进行检测：手感光滑不扎手，侧得表面粗糙度Ra0.8，

Claims (3)

1.对铁基柱状螺旋弹簧去毛刺的低硝酸化学去毛刺液，其特征在于所述去毛刺液按每升溶液中包含：盐酸200～220ml、硝酸：20～30ml、2-羟基苯甲酸15～20mg、明胶0.5～1.0g、聚乙二醇1～2g、壬基酚聚氧乙烯醚2～3g，余下为水进行配制；所述铁基柱状螺旋弹簧是指用弹簧用不锈钢材料制成的柱状螺旋弹簧。

2.根据权利要求1所述的对铁基柱状螺旋弹簧去毛刺的低硝酸化学去毛刺液，其特征在于所述铁基柱状螺旋弹簧是指用碳素弹簧钢制成的柱状螺旋弹簧；所述盐酸和硝酸采用化学纯或分析纯。

3.对铁基柱状螺旋弹簧化学去毛刺的方法，其特征在于包括如下步骤

a)配制去毛刺液

按上述权利要求1所述比例配制化学去毛刺液，并将其放入去毛刺容器内，对该容器加热，使其内去毛刺液的温度达60～70℃；

b)去毛刺

对铁基柱状螺旋弹簧工件进行充分冲洗，然后放入上述去毛刺容器内浸泡，时间为2～5分钟；

c)冷水冲洗

将去毛刺后的工件放入流水槽内，经流动水进行充分冲洗；

d)中和处理

将经冷水去酸冲洗后的工件放入中和槽内浸泡，中和槽内置有浓度为45～55g/L Na₂CO₃的中和液，所述工件在槽内被下抖动，中和处理时间为30～60秒；

e)冷水冲洗

将中和处理后的工件放入后流水槽内，经流动水进行充分冲洗；