CN102802973A - 汽车用稳定杆的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种汽车用稳定杆的制造方法，其中，通过采用通电加热方法来加热稳定杆，能在短时间内结束涂装工序。在该方法中，首先对稳定杆进行通电加热（步骤S10）。接着对经通电加热处理的稳定杆的表面进行涂装处理（步骤S12）。在步骤S10的通电加热工序中，将稳定杆的直线部的表面温度的上升速度控制在10~30℃/秒的范围内。

Description

汽车用稳定杆的制造方法
技术领域
本发明涉及一种汽车用稳定杆的制造方法。
背景技术
在日本发明专利公开特开2006-206999号和日本发明专利公开特开2004-193033号中，公开有汽车等车辆中使用的稳定杆的制造方法。在该制造方法中，对钢材（原材料）进行弯折加工而形成稳定杆形状，对形成稳定杆形状的钢材再进行热处理。通过对形成稳定杆形状的钢材进行热处理，能使稳定杆具有所需的机械特性。另外，在日本发明专利公开特开2006-206999号中记载有利用通电加热的方法进行淬火处理的内容。在日本发明专利公开特开2004-193033号中记载有采用通电加热的方法对稳定杆进行淬火·回火处理的内容。
为防止稳定杆因腐蚀而使用寿命变短或机械特性变差，对其表面进行涂装处理。进行涂装处理时，通常采用能形成牢固的涂膜的烘烤涂装方法。现有涂装方法中，首先将涂料喷涂在常温的稳定杆表面，然后在加热炉中加热稳定杆通过烘烤的方式将涂料涂装在该稳定杆的表面上。
上述现有涂装方法中有以下问题：由于将涂料喷涂在常温的稳定杆表面，从喷涂完涂料到结束对涂料的烘烤需要较长的时间。因此，可以考虑以下方法：采用能快速加热的通电加热方法来预热稳定杆，通过将涂料喷涂在经预热的稳定杆上来缩短从喷涂完涂料到结束对涂料的烘烤所需的时间。但是为了采用该方法，必须将稳定杆的表面温度差异控制在容许范围内，以将涂装质量差异控制在容许范围内。但是，对具有弯曲部的稳定杆进行通电加热时，弯曲部上的表面温度差异变大，因此无法将涂装质量差异控制在容许范围内。所以，目前还没能实现采用通电加热方法对稳定杆进行预热并涂装的方法。
发明内容
鉴于上述技术问题，本发明的目的在于提供如下一种技术：通过控制稳定杆的升温速度，降低表面温度差异使稳定杆能够用通电加热方法来加热，这样在能保证涂装质量的同时还能缩短从喷涂完涂料到结束对涂料的烘烤所需的时间。
在本说明书中记载有制造具有弯曲部和直线部的汽车用稳定杆的方法。该制造方法具有对稳定杆进行通电加热的通电加热工序和对经通电加热的稳定杆的表面进行涂装处理的涂装工序。通电加热工序中，使直线部的表面温度的上升速度控制在10~30℃/秒的范围内。
根据发明人所进行的实验可知，在通电加热工序中，如果稳定杆的直线部（即弯曲部以外的部位）的温度（下面称为基准表面温度）的上升速度超过30℃/秒，则无法将稳定杆的表面温度差异控制在容许范围内。另外，如果稳定杆基准表面温度的上升速度不足10℃/秒，预热稳定杆所需的时间变得较长。在上述制造方法中，由于使稳定杆基准表面温度的上升速度控制在10~30℃/秒范围内，所以在涂装工序中能将稳定杆的表面温度差异控制在容许范围内，进而将涂装质量差异控制在容许范围内。另外，由于采用通电加热方法来预热稳定杆，所以能缩短从喷涂完涂料到结束对涂料的烘烤所需的时间。
在上述制造方法中，通电加热工序具有使稳定杆的基准表面温度升至规定温度（如涂料的烘烤涂装温度）的第1步骤和将基准表面温度已升至规定温度的稳定杆保持在该规定温度的第2步骤。此时，优选第2步骤所需的时间在10秒以下。在采用上述方法时，由于设置有第2步骤，所以有利于使稳定杆的表面温度均匀。另外，将第2步骤所需的时间设定在10秒以下时，能够防止通电加热工序耗时太长。
对具有中空截面的稳定杆采用上述制造方法时效果更好。即由于具有中空截面的稳定杆在弯曲部的内侧和外侧的厚度不同，因而容易在弯曲部的内侧和外侧之间产生表面温度差异。作为具有中空截面的稳定杆的制造方法，能控制表面温度差异的上述制造方法尤为合适。这里，所谓的弯曲部的“内侧”，是指弯折加工而形成弯曲部时作用有压缩应力的一侧，而所谓的弯曲部的“外侧”，则是指弯折加工而形成弯曲部时作用有拉伸应力的一侧。
另外，在上述制造方法中，优选进行通电加热工序时，同时冷却稳定杆的弯曲部的内侧。通过冷却弯曲部的内侧，能进一步控制弯曲部的内侧和外侧的表面温度差异。
附图说明
图1是表示实施例中的稳定杆的大致结构的图。
图2是表示稳定杆的制造工序的一部分的流程图。
图3是表示通电加热工序中温度曲线的一个例子的图。
图4中（A）是直线部（弯曲部以外的部位）的截面的示意图。图4中（B）弯曲部的截面的示意图。
图5是表示通电加热工序中升温速度和稳定杆的弯曲部的温度的关系的图表（其1）。
图6是表示通电加热工序中升温速度和稳定杆的弯曲部的温度的关系的图表（其2）。
具体实施方式
下面说明本实施例中稳定杆的制造方法。首先说明采用本实施例的制造方法制成的稳定杆。稳定杆10安装在汽车的悬架上，其由棒状钢材（例如SUP9（日本工业标准））制成。可将具有实心截面的钢材或具有中空截面的钢材（所谓的管材（例如STKM13A、STKM15A等（日本工业标准））用作稳定杆10的原材料。通常情况下，汽车用稳定杆10的外径为φ20~30mm。另外，用管材制造稳定杆10时其厚度为4~8mm。
如图1所示，稳定杆10的两端形成有安装部A、B，其中间形成有多个弯曲部12和多个直线部14。安装部A、B被加工成平坦的板状，其中心形成有螺栓孔。弯曲部12是其轴线产生弯曲的部分。直线部14为其轴线不产生弯曲的部分（即呈直线状的部分）。为使所安装的稳定杆不与汽车的其他零件（轴、发动机等）产生干涉等原因而适当地设计弯曲部12。在汽车用稳定杆10中，弯曲部12的曲率半径通常为30~80mm。
弯曲部12通过冷弯折加工或热弯折加工而制成。因此与弯曲部12以外的部位（即直线部14）不同，弯曲部12的截面形状因弯折加工而变形。结果容易在后述的通电加热工序中在弯曲部12的内侧和外侧之间产生表面温度差异。尤其是用管材制造稳定杆10时（即稳定杆10具有中空截面时），弯曲部12的内侧和外侧之间的厚度产生变化。即，在用于形成弯曲部12的弯折加工中，有压缩应力作用于弯曲部的内侧12a而有拉伸应力作用于弯曲部的外侧12b（参照图1）。结果如图4中（B）所示，弯曲部12的内侧12a的厚度较厚而弯曲部12的外侧12b的厚度较薄。另一方面，对于弯曲部12以外的部位（直线部14），如图4中（A）所示，整个圆周上的厚度大致保持不变。另外，由图1和图4中（B）可知，可将弯曲部12的内侧称为弯曲部的曲率中心一侧而将弯曲部12的外侧称为曲率中心相反一侧。
将上述稳定杆10安装在汽车上时，既要将其两端的安装部A、B固定在左右车轮上，还要将其中间部分固定在车身上。这样将稳定杆10安装在车身上时，能够控制汽车在转弯时的横向侧倾以提高汽车的行驶稳定性。
接着说明稳定杆10的制造方法。稳定杆10的制造方法具有以下工序：第1成型工序，通过锻造加工等方法将钢材的两端成型加工出安装部；第2成型工序，对钢材进行冷弯折加工或热弯折加工而形成稳定杆形状；热处理工序，对形成了稳定杆形状的钢材进行热处理；烘烤涂装工序，对经过热处理的钢材进行涂装处理。由于第1、第2成型工序和热处理工序与现有方法一样，所以在此省略其详细说明。下面详细说明烘烤涂装工序。
如图2所示，在烘烤涂装工序中，首先对稳定杆10进行通电加热（步骤S10）。在步骤S10的通电加热工序中，利用一个电极夹住稳定杆10的一端的安装部A，再用另一个电极夹住稳定杆10的另一端的安装部B，在两个电极之间施加电压。这样，电流从稳定杆10的一端流向另一端，利用该焦耳热来加热稳定杆10。可以通过控制在稳定杆10流动的电流的大小来控制稳定杆10的加热量。
如图3所示，在该通电加热工序中可以进行以下2个步骤：第1步骤（0~t1），加热稳定杆10直至其基准表面温度升至规定温度T1；第2步骤（t1~t2），将稳定杆10的基准表面温度保持为规定温度T1。这里，所谓的稳定杆10的“基准表面温度”，是指适当设定在稳定杆10的弯曲部12以外部位（即直线部14）上的点的表面温度。即，直线部14受上述第2成型工序中的弯折加工的影响较小，如图4中（A）所示，其截面上的整个圆周上的厚度大致保持不变。另外，在通电加热时，电流在稳定杆10的轴线方向上流动，其电流大小、即发热量在轴线方向上不变化。因此，直线部14的表面温度在圆周方向和轴线方向上大致相同。所以在本实施例中，以设定在稳定杆10的直线部14上的点的表面温度为基准表面温度来控制对稳定杆10的通电加热量。如上所述，对于弯曲部12，由于其截面形状因弯折加工而变形，所以在通电加热工序中，容易在弯曲部12的内侧和外侧之间产生表面温度差异。尤其是在用管材制造稳定杆10的图4中（B）所示的例子中，弯曲部12的内侧的厚度较厚而弯曲部12的外侧的厚度较薄。因此在通电加热工序中，与弯曲部12的外侧的表面温度相比，弯曲部12的内侧的表面温度较高。
可以在下个工序（步骤S14）的用于喷涂的涂料的烘烤涂装温度范围内设定上述规定温度T1。如果涂料的烘烤涂装温度范围为180~220℃，可将规定温度T1设定为200℃。另外，还可考虑从通电加热设备到涂装设备的运送时间来确定规定温度T1。即，如果从通电加热设备到涂装设备的运送时间较长，考虑到其间温度的下降，可将规定温度T1设定为高于烘烤涂装温度范围的上限的温度。
另外，在上述第1步骤中，将稳定杆10的基准表面温度的上升速度控制在10~30℃/秒的范围内。如果基准表面温度的上升速度不足10℃/秒，使稳定杆10的表面温度升至规定温度T1（如烘烤涂装温度）所需的时间变得较长。另外，之所以使稳定杆10基准表面温度的上升速度在30℃/秒以下，是因为若上升速度超过30℃/秒，通电加热后的稳定杆10的表面温度差异会超过容许范围。因此在上述范围内进行加热时，既能将稳定杆10的表面温度差异控制在容许范围内，还能将稳定杆10加热至规定温度T1。
还有，在第1步骤中，也可以局部冷却弯曲部12的内侧12a。这样即使增大稳定杆10基准表面温度的上升速度（例如20℃/秒以上），也能将弯曲部12的内侧12a的表面温度和外侧12b的表面温度之差控制在容许范围内。另外，作为局部冷却稳定杆10的表面的方法，可利用向冷却部位喷气或喷雾或者使用冷铁等方法。
图5、6是表示边改变稳定杆10的升温速度（基准表面温度的上升速度）边测定弯曲部12的内侧和外侧的温差的结果。测定温度时使用由外径为φ22~28mm且厚度为5.0~6.0mm的管材制成的多种稳定杆，进行温度测定的弯曲部的曲率半径为30~80mm。另外，以200℃作为规定温度T1而进行通电加热处理。温度测定是在刚结束加热和从结束加热后经过10秒时进行的。之所以在经过10秒时进行温度测定，是由于考虑到稳定杆从通电加热装置到喷涂装置的运送时间为10秒。因此，如果从结束加热到再经过10秒时的表面温差处于容许范围内时，涂装质量也会处于容许范围内。能对涂料进行烘烤的温度范围通常在40℃左右，但是考虑到涂装质量，在工业生产中优选将其控制在20℃左右。因此，若从结束加热到再经过10秒时的表面温差在20℃以下时，设想为涂装质量也被控制在容许范围内。图5是在未对弯曲部的内侧进行冷却的状态下的测定结果，图6是在采用喷气的方法对弯曲部的内侧进行冷却的状态下的测定结果。如图5所示，在未对弯曲部的内侧进行冷却的状态下使升温速度在15℃/秒以下时，可将弯曲部的内侧和外侧的温差控制在20℃以下。另外，如图6所示，在对弯曲部的内侧进行冷却的状态下使升温速度在30℃/秒以下时，可将弯曲部的内侧和外侧的温差控制在20℃以下。由图5、6的结果可知，如果升温速度超过30℃/秒，无法将弯曲部12的内侧和外侧的温差控制在容许范围内。
在接着上述第1步骤进行的第2步骤中，控制流经稳定杆10的电流的大小以将稳定杆10的基准表面温度保持为规定温度T1。例如用热电偶或温度记录器等计测稳定杆10的表面温度，根据计测到的该表面温度来控制电流的大小。或是切换为预先设定的电流的大小，以将稳定杆10的基准表面温度保持为一定温度。通过设置第2步骤，有利于使整个稳定杆10的温度均匀。另外，优选进行第2步骤的时间（t1~t2）在0~10秒范围内。即，在第1步骤中，在设定规定温度T1的同时将稳定杆10的升温速度限制在10~30℃/秒的范围内。因此根据分配给通电加热工序的时间来适当地确定进行第2步骤的时间即可。所以，当分配给通电加热工序的时间较短时，也可将进行第2步骤的时间确定为0秒。还有，使进行第2步骤的时间在10秒以下时能够防止通电加热工序耗时太长。
结束通电加热工序之后，向已被通电加热的稳定杆10喷涂涂料（步骤S14），之后再对喷涂在稳定杆10的表面上的涂料进行烘烤（步骤S16）。可以使涂料的喷涂工序和涂料的烘烤工序与现有方法一样。在本实施例中，由于在通电加热工序中稳定杆10得到预热，所以能在较短时间内对喷涂在稳定杆10的表面上的涂料进行烘烤。
如上述详细说明的那样，在本实施例的稳定杆10的制造方法中，通过使通电加热工序中的稳定杆10的升温速度在30℃/秒以下，能将弯曲部12的内侧和外侧的温差控制在容许范围内。另一方面，通过使稳定杆10的升温速度在10℃/秒以上，能使通电加热工序不会变得过长。因此能在采用通电加热方法对稳定杆10进行加热之后再进行涂装处理，这样能缩短从喷涂涂料到结束对涂料的烘烤所需的时间。
另外，在上述实施例中，用各个电极夹住稳定杆10的两端而使电流在稳定杆的两端部之间流动。但是也可以这样做：在轴线方向上将稳定杆分成几个部分，在分成的各部分使电流流过，以调整加热量，从而使表面温度不产生差异。
上面详细说明了本发明的具体实施例，但是这些实施例只是几个示例而已，并不用来限定本专利申请的保护范围。本专利申请的权利要求书中所记载的技术方案包含对上述示例的具体实施例进行各种变型、改变后的技术方案。
本说明书或者附图中所说明的技术特征，并不局限于申请时权利要求书中所述的组合，其单独或者通过各种组合而具有技术实用性。另外，虽然本说明书或者附图所示的技术方案能同时实现多个目的，但是只要实现其中的一个目的其也具有技术实用性。

Claims (4)

1.一种汽车用稳定杆的制造方法，其特征在于，所述制造方法具有：
通电加热工序，对具有弯曲部和直线部的稳定杆进行通电加热；
涂装工序，对经通电加热的稳定杆的表面进行涂装处理，
通电加热工序中，使直线部的表面温度的上升速度控制在10~30℃/秒的范围内。
2.如权利要求1所述的汽车用稳定杆的制造方法，其特征在于，
通电加热工序具有：第1步骤，使稳定杆的直线部的表面温度升至规定温度；第2步骤，将直线部的表面温度保持在规定温度，其中，第2步骤所需的时间在10秒以下。
3.如权利要求1或2所述的汽车用稳定杆的制造方法，其特征在于，
稳定杆具有中空截面。
4.如权利要求3所述的汽车用稳定杆的制造方法，其特征在于，
在通电加热工序中对稳定杆的弯曲部的内侧表面进行冷却处理。
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