CN101786221A - 弧形弹簧的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及弹簧技术领域，尤其是涉及一种发动机气门弹簧加工工艺。包括原材料检验，冷成型探伤长度自检，在300～420℃温度下退火30～60分钟，断面磨削，气动打磨和移动式砂轮打磨的内外倒角工序，采用由粗到细逐渐升级的二次喷丸技术，再100%去磁，在150～250℃、压力为2～12MPa下实行热强压工艺，压缩行程至全压并，然后按不同的负荷分段要求进行负荷分选，最后浸福斯防锈油、包装入库。

Description

弧形弹簧的加工方法

技术领域

本发明涉及弹簧技术领域，尤其是涉及一种弧形弹簧加工工艺。

背景技术

弹簧的普遍应用，使弹簧的品种、结构形式、功能多样化。弹簧生产和涉及弹簧加工的工艺方法也有多种，各有其特点。

大型弹簧主要用热轧弹簧钢经热卷成型，再经淬火、回火处理制成，小型弹簧多用冷拉（轧）弹簧钢丝冷卷成型，成型后大都只进行退火处理。

比如2007年12月26日公告了CN101092014A号文献，名称为一种汽车液力变矩器用弧形弹簧的制作工艺及其专用设备,弧形弹簧的制作步骤为:原材料采购→卷制成弧形→去应力回火→喷丸强化处理→立定处理→端面磨削→外圆倒角→尺寸检查→性能检查→疲劳寿命试验→表面防锈处理→成品包装。所述的步骤立定处理采用专用弧形弹簧立定处理机,它底座上一侧设有轴承座,轴承座用销子连接压力杆,压力杆另一端通过压杆连接头连接气缸,压力杆设有上螺旋压头,底座上设有下螺旋压头。

弧形弹簧的工作方式及受力情况都与直线的螺旋型弹簧相异，因此在弧形弹簧的制作过程中需要特殊处理，确保弧形弹簧在工作中能满足工作需要。

发明内容

本发明的目的是为了解决汽车气门弹簧工作温度范围大，抗热松弛性、清洁度要求和工作频率高的问题，提供一种工序合理，工作温度范围在-40～150℃度，工作频率在30Hz以上，疲劳寿命在2300万次以上，清洁度高的弧形弹簧的加工方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种弧形弹簧的加工方法，包括如下步骤：

  1.1、采购、检验并选取合适的原材料；

  1.2、对选好的原材料螺旋型弯曲冷卷成弧形，对弹簧的外端圈与相邻的第二圈做并紧处理；

  1.3、对冷卷后的弹簧进行退火；

  1.4、退火后对弹簧两端面磨削，磨平弹簧的端圈；

  1.5、接着对弹簧进行喷丸强化处理；

  1.6、对经过喷丸处理的弹簧进行去磁处理；

  1.7、弹簧去磁后进行清洗并进入热强压工序；

  1.8、热强压后按不同的负荷分段进行负荷分选，性能一致的为一组；

  1.9、最后对弹簧做表面防锈处理制成最终产品弧形弹簧，并包装入库。

工作在重要场合的弹簧对原材料的选取提出了严格的要求，原材料中存在的缺陷可能给最终弹簧产品带来隐患，因此在制造弹簧前，要对原材料进行检验，而且检验的时候按照批次进行，同一批次的材料之间的性能差别小；冷卷成型在模具上进行，模具上具有用于弧形弹簧的螺旋通道，螺旋通道与弧形通道的弧形相配；通过退火对弹簧进行去应力处理；在强化前对弹簧进行端面处理，可以降低处理的难度和强度；对弧形弹簧采用喷丸强化处理，提高弹簧的工作频率限值，同时能延长弹簧的使用寿命；由于弧形弹簧的形状，冷卷后再经过喷丸强化会在弧形弹簧内部形成磁性，这对弧形弹簧的工作造成影响，磁性的存在会抵消弹簧压缩产生的弹力，而且也造成弹簧压缩的轨迹会偏离设定的轨迹；通过喷丸强化、去磁和热强压能提高弧形弹簧工作的承受温度范围；清洗可以得到清洁度较高的弧形弹簧，特别是在发动机内部使用的弹簧，工作环境的清洁度要求较高，稍微小的颗粒都会对发动机的运转造成影响，清洗后就能满足发动机运转清洁需要。

作为优选，原材料按批次进行检验，检验外形、抗拉强度、化学成份、金相组织。弧形弹簧工作的频率要求高，疲劳寿命要求高，因此选取原材料非常严格。

作为优选，弹簧冷卷成型是在数控成型机上进行，通过节距变化来实现弹簧弯曲成弧形，弧形弹簧的内侧小节距并逐步增大外侧大节距。弧形弹簧的中心线是弯曲呈弧形的，弧形弹簧的内侧节距小于外侧节距，通过节距的变化使得弧形弹簧自由状态是弧形的，弧形弹簧压缩时的受力方向沿着弧形弹簧中心线的切线方向；弹簧成型后要进行100%自动探伤，确保最终弹簧本体不会出现缺陷。

作为优选，冷卷后的弹簧的退火温度300℃-450℃，退火的时间控制在30-60min。控制这个退火温度和退火时间以达到合适的去应力效果，退火控制不好，弹簧的形变系数就达不到设定的要求。

作为优选，弹簧的喷丸强化处理采用二次喷丸技术，以滚动通过式抛丸方式在多个抛丸区进行，使用直径尺寸为0.4-1.2mm的钢丸，由粗到细逐渐升级，喷丸的强度在0.3A以上。滚动通过式喷丸能达到全面覆盖的要求，二次喷丸是先使用大的直径的钢丸进行一次抛丸，再使用小的直径的钢丸进行二次抛丸，这样可以提高喷丸强化的效果。

作为优选，喷丸后的去磁处理是在去磁机上进行，去磁时通过对电流设定进行100%去磁，磁性小于或等于1高斯。弹簧加工后如果携带的磁性较大的话，容易与放弹簧的部件或者压缩弹簧的部件之间产生吸力，弹簧回复或者压缩产生阻力，不能满足使用的设定要求。

作为优选，热强压工序在设定温度、设定压力下压缩行程至全压并，设定温度在150-250℃，压力设定在2-12MPa。通过热强压工序可以提高弹簧的强度，增加使用寿命；经过热强压还能检测出弹簧的质量，如果热强压后不能回复到原始尺寸，则属于次品。

作为优选，弧形弹簧防锈处理是采用浸防锈油的方式。

因此，本发明是一种工艺设计合理，自动化程度高，可获得较大的工作温度范围，较高的抗热松弛性、清洁度要求和工作频率的发动机气门弹簧加工工艺。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：一种弧形弹簧的加工方法：先选用线型弹簧材料（举一种具体的弹簧钢名称），表面无伤痕，化学成份、金相组织按批次进行抽检（用具体的数值举例说明）。

合格原材料进入数控冷卷机进行冷卷成型，冷卷成型中配合使用具有与弧形弹簧弯曲弧度相配的螺旋通道的专用模具，弧形弹簧的内侧节距小于外侧节距，弧形弹簧成型产品进行100%自动探伤，有缺陷的产品进行分选，长度进行检长，不合格产品分类处理。

冷卷后在自动倒角机上进行断面磨削，然后采用使用空气为动力转动砂轮磨头的自动工作方式的气动打磨进行内倒角，外倒角采用移动式砂轮打磨，接着讲成型合格产品在温度400℃下，保持时间40分钟的退火处理，去掉冷卷成型中产生的应力。

退火后采用采用滚动通过式抛丸方式在多个抛丸区域进行二次喷丸强化处理，先选取直径为1.2mm的钢丸进行一次抛丸强化，接着用直径为0.6mm的钢丸进行二次抛丸强化处理，抛丸的强度在0.35A，喷丸表面覆盖率要求100%。

喷丸后进行去磁处理，通过电流设置在去磁机上进行100%去磁，磁性≤1高斯，通过的电流控制在25A。

去磁之后进行清洗，再进入热强压，全压并就是把弹簧压至圈与圈接触状态，热强压的温度在200℃、压力为5MPa，如弹簧自由高度为50mm，压并高度为20mm，则压缩行程为30mm。

接下来是按不同的负荷分段要求进行负荷分选，使每组弹簧的性能一致，要求负荷380N+/-19N，按此负荷上公差399～386，中间负荷386～374 下负荷374～361自动分档。最后浸福斯防锈油、包装入库。

Claims (8)

1.一种弧形弹簧的加工方法，其特征在于包括如下步骤：

  1.1、采购、检验并选取合适的原材料；

  1.2、对选好的原材料螺旋型弯曲冷卷成弧形，对弹簧的外端圈与相邻的第二圈做并紧处理；

  1.3、对冷卷后的弹簧进行退火；

  1.4、退火后对弹簧两端面磨削，磨平弹簧的端圈；

  1.5、接着对弹簧进行喷丸强化处理；

  1.6、对经过喷丸处理的弹簧进行去磁处理；

  1.7、弹簧去磁后进行清洗并进入热强压工序；

  1.8、热强压后按不同的负荷分段进行负荷分选，性能一致的为一组；

  1.9、最后对弹簧做表面防锈处理制成最终产品弧形弹簧，并包装入库。

2.根据权利要求1所述的弧形弹簧的加工方法，其特征在于原材料按批次进行检验，检验外形、抗拉强度、化学成份、金相组织。

3.根据权利要求1所述的弧形弹簧的加工方法，其特征在于弹簧冷卷成型是在数控成型机上进行，通过节距变化来实现弹簧弯曲成弧形，弧形弹簧的内侧小节距并逐步增大外侧大节距。

4.根据权利要求1所述的弧形弹簧的加工方法，其特征在于冷卷后的弹簧的退火温度300℃-450℃，退火的时间控制在30-60min。

5.根据权利要求1所述的弧形弹簧的加工方法，其特征在于弹簧的喷丸强化处理采用二次喷丸技术，以滚动通过式抛丸方式在多个抛丸区进行，使用直径尺寸为0.4-1.2mm的钢丸，由粗到细逐渐升级，喷丸的强度在0.3A以上。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的弧形弹簧的加工方法，其特征在于喷丸后的去磁处理是在去磁机上进行，去磁时通过对电流设定进行100%去磁，磁性小于或等于1高斯。

7.根据权利要求6所述的弧形弹簧的加工方法，其特征在于热强压工序在设定温度、设定压力下压缩行程至全压并，设定温度在150-250℃，压力设定在2-12MPa。

8.根据权利要求1所述的弧形弹簧的加工方法，其特征在于弧形弹簧防锈处理是采用浸防锈油的方式。