CN102822557A - 弹簧的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种弹簧的制造方法，在制造表面经涂装处理的弹簧的方法中，在一同进行对涂料的烘烤处理和低温退火处理的同时缩短其处理时间。该制造方法具有：加热工序（步骤S12），将弹簧加热至预先设定的设定温度；涂装工序（14、16），在用预先设定的冷却方式来冷却被加热的弹簧的同时，将涂料喷涂在弹簧表面并进行烘烤处理。另外，加热工序中的设定温度和涂装工序中的冷却方式按照在加热工序和涂装工序中能对弹簧形成规定形式的低温退火处理来设定。

Description

弹簧的制造方法

技术领域

本发明涉及一种弹簧的制造方法。更详细地讲，本发明涉及一种用于缩短对弹簧表面进行涂装处理的涂装工序所需时间的技术。

背景技术

当有载荷反复作用于弹簧时该弹簧产生疲劳，所以为了提高弹簧的耐久性需要对该弹簧进行处理（例如喷丸处理）。另外，为了防止弹簧因腐蚀而使用寿命变短或机械特性变差，对弹簧的表面进行涂装处理。为此，在现有的弹簧的制造方法中，首先进行用于提高弹簧的耐久性的处理（例如喷丸处理），之后将涂料喷涂在弹簧表面上，最后将所喷涂的涂料烘烤到弹簧表面上（日本弹簧学会编写的“弹簧”第4版第522~530页、丸善株式会社）。

为了提高其耐久性而对弹簧进行喷丸处理等处理时，弹簧在使用后容易产生较大的永久应变，所以优选对弹簧进行热处理，以防止其产生永久应变。因此可考虑一同进行下述两种热处理以减少工序，即：用于将所喷涂的涂料烘烤到弹簧表面上的热处理（即烘烤处理）和防止弹簧产生永久应变的热处理（即喷丸处理后的低温退火处理（下面称为低温退火处理））。

但由于喷涂在弹簧表面上的涂料有其固有的烘烤涂装温度范围，所以必须在该温度范围内进行烘烤处理。因此，若一同进行烘烤处理和低温退火处理，需将处理时的温度限制在涂料的烘烤涂装温度范围内。而烘烤涂装温度范围通常低于适用于低温退火处理的温度。这样，若一同进行烘烤处理和低温退火处理，就会有进行热处理所需的时间较长的问题。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明的目的是提供如下一种技术：在一同进行烘烤处理和低温退火处理的同时缩短其处理时间。

在本说明书中记载的弹簧的制造方法具有：加热工序，将弹簧加热至预先设定的设定温度；涂装工序，在用预先设定的冷却方式来冷却被加热的弹簧的同时，将涂料喷涂在弹簧表面并进行烘烤处理。另外，设定温度和冷却方式按照在加热工序和涂装工序中能对弹簧形成规定形式的低温退火处理来设定。

在该制造方法中，将弹簧加热至设定温度，在冷却被加热的弹簧的同时将涂料喷涂在弹簧表面并进行烘烤处理。因此，加热弹簧的设定温度不受涂料的烘烤涂装温度范围的限制，可使加热温度高于该温度范围，这样能够对弹簧进行合适的低温退火处理。另一方面，即便使加热弹簧的温度超过涂装温度范围，在弹簧的温度降至涂装温度范围内之后将涂料喷涂在弹簧表面上，这样也能够对弹簧表面进行合适的涂装处理。因此，本发明能在短时间内一同进行烘烤处理和低温退火处理这样的热处理。

在上述制造方法中，优选将设定温度设定在190~300℃的范围内。若设定温度不足190℃，必须加长低温退火处理的时间，否则低温退火处理就不充分，这样弹簧的耐永久应变性能变差。另一方面，若设定温度超过300℃，则低温退火处理超过所需的程度弹簧的耐久性也会变差。

另外，在上述制造方法中，优选使设定温度超过涂料的烘烤涂装温度范围的上限值。通过使设定温度超过涂料的烘烤涂装温度范围的上限值，能够缩短结束对涂料的烘烤所需的时间。

当使设定温度超过涂料的烘烤涂装温度范围的上限值时，优选将用于冷却弹簧的冷却速度设定在0.01~13.00℃/秒的范围内。更优选将冷却速度设定在0.50~4.50℃/秒的范围内。

附图说明

图1是表示实施例中弹簧的制造工序的一部分的流程图。

图2是表示进行温度不变的低温退火处理时的处理时间的上限和下限。

图3是表示步骤S12~S16之间的温度曲线的一个例子的示意图。

图4是表示温度曲线的其他例子的示意图。

图5是表示温度曲线的其他例子的示意图。

图6是表示温度曲线的其他例子的示意图。

具体实施方式

下面说明本实施例中弹簧的制造方法。在本实施例中，举例说明制造弹簧的一种的稳定杆的情况。稳定杆具有大致呈直线状的直线部和设在该直线部的两端的臂部。将稳定杆安装在汽车上时，既要将其两端的臂部固定在左右车轮上，还要将其直线部固定在车身上。这样将稳定杆安装在车身上时，能够控制汽车在转弯时车身的横向侧倾以提高汽车的行驶稳定性。

稳定杆的制造方法中具有以下工序：成型工序，首先对钢材进行冷弯折加工或加温弯折加工或热弯折加工而形成稳定杆形状；热处理工序，对已形成稳定杆形状的钢材进行热处理；喷丸工序，对经热处理后的钢材表面进行喷丸处理；涂装工序，对经喷丸处理后的钢材表面进行涂装处理。由于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。下面详细说明喷丸工序和涂装工序。

如图1所示，首先对在热处理工序中已经过热处理的稳定杆表面进行喷丸处理（步骤S10）。这样能赋予稳定杆压缩残余应力以利于提高稳定杆的耐久性。另外，在成型工序后进行的热处理工序中去掉形成在稳定杆表面的表面氧化膜。这样能提高涂装效果。还有，步骤S10的喷丸处理可采用与现有方法一样的方法进行。在步骤S10中，也可进行珩磨处理或喷砂处理以代替喷丸处理。

接着对在步骤S10中已经过喷丸处理的稳定杆进行加热（步骤S12）。在该加热处理中，加热稳定杆以使其表面温度升至预先设定的设定温度。优选将设定温度设定在190~300℃的范围内。若设定温度不足190℃，必须加长后述步骤S16中的烘烤处理时间，否则低温退火处理就不充分，若低温退火处理进行得不充分，给因步骤S10中的喷丸处理而产生的性能带来不利影响，使得加工形变进行得不充分，这样耐永久应变性能变差。另一方面，若设定温度超过300℃，结束步骤S16的烘烤处理之后，低温退火处理超过所需的程度，若低温退火处理超过所需的程度，因步骤S10中的喷丸处理而赋予的压缩残余应力被过度释放而使稳定杆的耐久性变差。

这里，由于步骤S12的加热处理在涂装稳定杆之前进行，所以能将设定温度设定为高于涂料的烘烤涂装温度范围的上限的温度。在步骤S12中，通过以高于涂料的烘烤涂装温度范围的上限的温度来加热稳定杆时，在步骤S12的加热工序中，能够进一步提高低温退火处理效果，这样能缩短结束低温退火处理所需的时间。还有，即便使设定温度超过涂料的烘烤涂装温度范围的上限，在本实施例中，在弹簧的温度降至涂装温度范围内之后将涂料喷涂在稳定杆表面上，所以不会产生问题。

另外，在步骤S12的加热工序中，也可以在使稳定杆的表面温度升至设定温度之后，加热并在该设定温度下保持规定时间。这样有利于使稳定杆的表面温度均匀。此时，使在该设定温度下保持的时间在0~60秒左右。通过使保持时间少于60秒，能防止加热工序耗时太长。

还有，在上述步骤S12的加热工序中，可以采用各种加热方法。但是为了缩短步骤S12的加热工序所需的时间，优选采用能快速加热的加热方法。作为上述快速加热方法，例如可以采用高速热风加方法（风速在10m/s以上）、感应加热方法、红外线加热方法、通电加热方法等。

在结束步骤S12的对稳定杆的加热之后，接着将涂料喷涂在稳定杆表面（步骤S14）。在喷涂涂料时，例如可以采用使涂料呈雾状并用高压空气进行喷涂的喷涂方法。喷涂条件例如为风速0.5~1.0m/分而喷雾距离为50~200mm。或者还可以采用静电涂装方法来喷涂涂料。静电涂装条件例如为电压40~100kV、风速0.5~1.0m/分而风量为50~100m³/分。在上述条件下进行涂装时能形成膜厚均匀的涂膜。

还有，步骤S14的喷涂涂料工序是在稳定杆的表面温度升至涂料的烘烤涂装温度范围内后进行的。因此，当步骤S12的稳定杆的表面温度超过烘烤涂装温度范围的上限时，对稳定杆进行冷却以使其表面温度降至烘烤涂装温度范围内，之后将涂料喷涂在稳定杆表面上。

在结束向稳定杆表面喷涂涂料的工序之后，接着将喷涂在稳定杆表面上的涂料烘烤到稳定杆表面上（步骤S16）。在烘烤涂料时可以利用步骤S12的加热工序中赋予稳定杆的热量。另外，在步骤S16中，通过控制来按照规定的冷却方式来降低稳定杆的表面温度。这样能将稳定杆的表面温度保持在涂料的烘烤涂装温度范围内，进而在能够对稳定杆进行低温退火处理的同时进行涂料的烘烤处理。

即，在本实施例中，上述步骤S12的设定温度和步骤S12、14的冷却方式按照能对稳定杆进行低温退火处理以使其产生合适的效果来设定。即，对稳定杆的低温退火处理可在下述两种情况下进行，即，可在步骤S12的加热处理之间和步骤S14、16的涂装工序之间进行。因此，步骤S12的设定温度较高时，可在步骤S12中赋予足够的低温退火效果。因此无需在步骤S14、16中再提高低温退火效果。对此，通过加大步骤S14、16的冷却速度和/或缩短步骤S16的处理时间，以使低温退火效果不超过所需的程度。相反，若步骤S12的设定温度较低，在步骤S12中仅能赋予不充分的低温退火效果。因此，必须在步骤S14、16中再提高低温退火效果。对此，通过减小步骤S14、16的冷却速度和/或延长步骤S16的处理时间，以获得足够的低温退火效果。

如上所述，在本实施例中，通过提高步骤S12的设定温度，能够缩短步骤S16的处理时间。利用图2来具体说明上述情况。在图2中，上侧的曲线表示进行处理温度不变的低温退火时的上限时间，下侧的曲线表示进行处理温度不变的低温退火时的下限时间。另外，温度T_H表示烘烤涂装温度的上限，而温度T_L表示烘烤涂装温度的下限。例如使低温退火的处理温度为T、低温退火的上限时间为t₂，而低温退火的下限时间为t₁。即，低温退火的处理温度为T时，必须使处理时间在t₁~t₂的范围内。若处理时间超过t₂，低温退火效果超过所需的程度，虽然耐永久应变性能变好，但是耐久性则会变差。另一方面，若处理时间不足t₁，低温退火效果不充分，虽然耐久性变好，但是耐永久应变性能变差。由图2可知，处理温度越高越能在短时间内完成低温退火处理。尤其是温度超过涂装温度范围的上限T_H（例如240℃）时，能在极短时间内赋予所需的低温退火效果。因此，通过提高步骤S12的设定温度，能够提高步骤S12中所赋予的低温退火效果，进而缩短步骤S14、16的处理时间。

还有，在步骤S16中，由于必须将涂料烘烤到稳定杆表面上，所以在烘烤涂料所需的时间内使稳定杆的表面温度在涂料的烘烤涂装温度范围内。因此，可根据结束烘烤涂装所需的时间来确定冷却速度的上限值。例如稳定杆的表面温度像一次函数那样降低时，烘烤涂装温度范围为240~160℃，烘烤时间需为20分时，冷却速度的最大值为80℃/20分（240℃/小时）。因此，可将冷却速度设定在小于240℃/小时的范围内。

例如将稳定杆配置在热风炉内，通过调整向热风炉内供应的热风的温度来控制上述步骤S16中的稳定杆的冷却速度。此时优选稳定杆的冷却速度范围在0.01~13.00℃/秒之间。若冷却速度小于0.01℃/秒，低温退火的处理时间变长。另一方面，若冷却速度大于13.00℃/秒，则难以确保足够的烘烤时间。另外，从提高涂装质量的角度来考虑，优选冷却速度在0.50~4.50℃/秒之间。在该冷却速度范围内进行涂装处理时，能将涂装时的表面温度差异大致控制在不出问题的范围内。

还有，例如可使步骤S11~16的温度曲线（加热方式和冷却方式）为图3~6所示的温度曲线。在图3所示的例子中，首先，将稳定杆的表面温度加热至T₁（t₁~t₂）。采用较大的冷却速度（温度减少率）来冷却稳定杆以使其表面温度达到T₂（涂料的烘烤涂装温度范围的上限值（图2的例子中为T_H）），之后将涂料喷涂在稳定杆表面上（t₃~t₄）。将涂料喷涂在稳定杆表面上之后，在控制冷却速度以使稳定杆的表面温度保持烘烤涂装温度范围的同时进行规定时间的烘烤处理（t₄~t₅）。从将涂料喷涂在稳定杆表面上到结束对涂料的烘烤的时间t₃~t₅之间的稳定杆的冷却速度（温度减少率），小于时刻t₂~t₃之间的稳定杆的冷却速度。在图3所示的温度曲线中，由于对稳定杆加热而使其表面温度达到超过烘烤涂装温度范围的上限值的温度T₁，所以能提高t₁~t₃之间进行的低温退火处理所赋予的低温退火效果。因此，能够缩短对稳定杆表面进行涂装处理所需的处理时间t₁~t₅。

另外，在图4所示的例子中，首先，将稳定杆的表面温度加热至T₄（t₇~t₈）。之后采用一定的冷却速度（温度减少率）来冷却稳定杆以减小其表面温度（t₈~t₁₁）。在该冷却过程中，当稳定杆的表面温度达到涂料的烘烤涂装温度范围内时将涂料喷涂在稳定杆表面上（t₉~t₁₀）。之后对喷涂在稳定杆表面上的涂料进行烘烤处理（t₁₀~t₁₁）。与图3所示的例子一样，在图4所示的温度曲线中，也能缩短对稳定杆表面进行涂装处理所需的处理时间t₈~t₁₁。

还有，可将上述图3所示的温度曲线改变为图5所示那样的温度曲线。与图3所示的温度曲线不同点是，在图5所示的温度曲线中，从将涂料喷涂在稳定杆表面上到结束对涂料的烘烤的时间t₃~t₄之间的稳定杆的冷却速度（温度减少率）为0（即稳定杆的表面温度保持不变）。即使采用该温度曲线，由于对稳定杆加热而使其表面温度达到超过烘烤涂装温度范围的上限值的温度T₁，因此，也能缩短对稳定杆表面进行涂装处理所需的处理时间t₁~t₄。

再有，可将上述图4所示的温度曲线改变为图6所示那样的温度曲线。与图4所示的温度曲线不同点是，在图6所示的温度曲线中，将稳定杆的表面温度加热至T₄（t₇~t₈），之后将稳定杆在表面温度为T₄的条件下保持规定时间（t₈~t_8′）。采用该温度曲线时，可使稳定杆的表面温度均匀以提高稳定杆的涂装质量。还有，可将能使图6所示的表面温度均匀的时间（t₈~t₈）分设置在图3~5中的各温度曲线中。

如上述详细说明的那样，在本实施例的稳定杆的制造方法中，在进行涂装处理之前将稳定杆加热至高于涂料的烘烤涂装温度范围的上限的温度，对该稳定杆进行冷却的同时将涂料喷涂在稳定杆表面上，将所喷涂的该涂料烘烤到稳定杆表面上。在将稳定杆加热至高于涂料的烘烤涂装温度范围的上限的温度之时，也在对稳定杆进行低温退火处理，所以能降低必须在烘烤涂料时进行的低温退火处理的低温退火效果。这样能缩短对稳定杆表面进行涂装处理所需的处理时间。

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。

例如，在上述实施例中，说明了制造稳定杆的情况，但是本发明所述的技术在制造稳定杆以外的弹簧时也适用。尤其是很好地适用于进行喷丸处理和涂装处理的弹簧。作为该弹簧，例如有螺旋弹簧、扭杆等。

另外，为使涂装质量均匀，也可用温度记录器来测定弹簧的表面温度，从弹簧的表面温度变为合适的温度的部位开始进行涂装处理。使开始喷涂涂料时的温度不变时，能防止出现串色的现象以提高涂装质量。

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 (6)

1.一种弹簧的制造方法，具有：

加热工序，将弹簧加热至预先设定的设定温度；

涂装工序，用预先设定的冷却方式来冷却被加热的弹簧的同时，将涂料喷涂在弹簧表面并进行烘烤处理，

上述设定温度和上述冷却方式按照在加热工序和涂装工序中能对弹簧形成规定形式的低温退火处理来设定。

2.如权利要求1所述的弹簧的制造方法，其特征在于，

上述设定温度设定在190~300℃的范围内。

3.如权利要求2所述的弹簧的制造方法，其特征在于，

上述设定温度高于涂料的烘烤涂装温度范围的上限值。

4.如权利要求3所述的弹簧的制造方法，其特征在于，

上述涂装工序中，用于冷却弹簧的冷却速度设定在0.01~13.00℃/秒的范围内。

5.如权利要求4所述的弹簧的制造方法，其特征在于，

上述冷却速度设定在0.50~4.50℃/秒的范围内。

6.如权利要求1~5的任意一项所述的弹簧的制造方法，其特征在于，

在上述加热工序之前，还具有对弹簧表面进行喷丸处理的喷丸工序，

上述规定的低温退火处理是防止弹簧产生永久应变的热处理。

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