CN103131834B - 一种提高高强度弹簧钢丝疲劳性能的弹簧钢丝加工工艺 - Google Patents

一种提高高强度弹簧钢丝疲劳性能的弹簧钢丝加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高高强度弹簧钢丝疲劳性能的弹簧钢丝加工工艺,包括以下步骤:对弹簧钢丝原料进行表面去氧化皮的表面处理步骤;拉拔步骤;进行校直的校直步骤;淬火步骤;回火步骤;表面二次回火步骤;表面涡流探伤的探伤步骤;油收线步骤。本发明工艺通过在淬火回火后再增加对材料表面进行二次回火的步骤,通过略微降低高强度弹簧材料表层的硬度(强度),而达到提高材料表面的韧性、减小材料缺陷所带来的影响、提高弹簧的疲劳寿命的效果。

Description

一种提高高强度弹簧钢丝疲劳性能的弹簧钢丝加工工艺
技术领域
本发明属于材料热处理领域,尤其涉及一种提高高强度弹簧钢丝疲劳性能的弹簧钢丝加工工艺。
背景技术
目前国内弹簧钢线材生产商生产的国内强度最高的汽车悬架弹簧用钢丝,其抗拉强度可达到2000MPa,用于高要求的弹簧生产。随汽车轻量化要求的推进,2000MPa的强度已经越来越难满足汽车厂商的要求,需要有更高强度的材料。目前多数弹簧断裂与其表面的微小的缺陷有关,随着材料强度的进一步提高,会使材料对缺陷的敏感性进一步的增加,材料在轧制、拉拔、运输、卷制成形等等过程中产生的缺陷都可能对弹簧最终的疲劳寿命带来极大的负面影响。
发明内容
本发明的目的为了解决现有的生产弹簧过程中由于工艺和材料上存在的缺陷、对高强度弹簧钢丝疲劳寿命带来极大负面影响的问题,而提供的一种提高高强度弹簧钢丝疲劳性能的弹簧钢丝加工工艺。本发明通过对材料表面二次回火,与传统的弹簧钢丝生产相比,可明显提高材料的韧性,从而提高疲劳性能。
本发明采取的技术方案是:一种提高高强度弹簧钢丝疲劳性能的弹簧钢丝加工工艺,包括以下步骤:
对弹簧钢丝原料进行表面去氧化皮的表面处理步骤;
拉拔步骤;
进行校直的校直步骤;
淬火步骤;
回火步骤;
表面二次回火步骤;
表面涡流探伤的探伤步骤;
上油收线步骤。
上述一种提高高强度弹簧钢丝疲劳性能的弹簧钢丝加工工艺,其中,所述的对弹簧钢丝原料进行表面去氧化皮的表面处理步骤是采用酸洗的方法去除材料表面的氧化皮,其中盐酸浓度8%~25%,酸洗时间5~30分钟。
上述一种提高高强度弹簧钢丝疲劳性能的弹簧钢丝加工工艺,其中,所述的对弹簧钢丝原料进行表面去氧化皮的表面处理步骤还包括一磷化或硼化的步骤,以便于下一工序拉拔。
上述一种提高高强度弹簧钢丝疲劳性能的弹簧钢丝加工工艺,其中,所述的淬火的步骤是:将校正后的钢丝材料通过中频加热进行淬火,加热温度控制在900~1050℃之间,采用淬火油或水蒸汽进行冷却。
上述一种提高高强度弹簧钢丝疲劳性能的弹簧钢丝加工工艺,其中,所述的回火步骤是:在中频加回火设备中回火,回火温度控制在350~550℃之间。
上述一种提高高强度弹簧钢丝疲劳性能的弹簧钢丝加工工艺,其中,所述的表面二次回火的步骤是:在高频加热回火设备中回火,将钢丝材料表面温度控制在400~600℃之间。
上述一种提高高强度弹簧钢丝疲劳性能的弹簧钢丝加工工艺,其中,所述的表面二次回火的步骤中,对于不同规格的产品可适当调节高频感应设备的频率及功率,使其只对材料表面到0.5~1.5mm的深度加热回火,使材料从表面至深度0.2 mm~1.2mm范围内的硬度降低30~70HV。
本发明由于采用了以上的技术方案,通过在淬火回火后再增加对材料表面进行二次回火步骤,通过略微降低高强度弹簧材料表层的硬度(强度),而达到提高材料表面的韧性、减小材料缺陷所带来的影响、提高弹簧的疲劳寿命的效果。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
本发明的具体特征性能由以下的实施例结合附图进一步描述。
请参阅图1,图1是本发明的工艺流程示意图。本发明一种提高高强度弹簧钢丝疲劳性能的弹簧钢丝加工工艺,包括:对弹簧钢丝原料进行表面去氧化皮的表面处理步骤1、通过模具拉拔成特定规格的盘条的拉拔步骤2、进行较直的较直步骤3、淬火步骤4、回火步骤5、表面二次回火步骤6、表面涡流探伤的探伤步骤7、上油收线步骤8。其中:对高强度弹簧钢丝表面去氧化皮的步骤中,可采用酸洗的方法去除材料表面的氧化皮,盐酸浓度8%~25%,酸洗时间5~30分钟。酸洗后磷化或硼化以便于拉拔。淬火的步骤是将加热温度控制在900~1050℃之间,采用淬火油或水蒸汽进行冷却。回火的步骤是在中频加回火设备中回火,回火温度控制在350~550℃之间。表面二次回火的步骤是在高频加热回火设备中回火,将钢丝材料表面温度控制在400~600℃之间。
下面结合具体的实施例进行详细的说明:
实施例一:
先对高强度弹簧钢丝表面去氧化皮:可采用酸洗的方法去除材料表面的氧化皮,盐酸浓度8%,酸洗时间30分钟。酸洗后磷化以便于拉拔。然后进行拉拔:通过模具拉拔成特定规格的盘条,拉拔比率不超过40%。再通过滚轮进行较直。将较直后的钢丝材料通过中频加热设备中进行淬火,加热温度控制在900℃左右,可采用淬火油或水蒸汽进行冷却。再经过两次回火,其中第一次回火是在中频加热设备中回火,回火温度控制在350℃左右;再对材料进行表面二次回火,表面二次回火是在高频加热设备中回火,材料表面温度在600℃左右。然后再进行表面涡流探伤和对热处理后的盘条进行上油,并按照特定要求收线包装。
实施例二:
先对高强度弹簧钢丝表面去氧化皮:可采用酸洗的方法去除材料表面的氧化皮,盐酸浓度25%,酸洗时间5分钟。酸洗后硼化以便于拉拔。然后进行拉拔:通过模具拉拔成特定规格的盘条,拉拔比率不超过40%。再通过滚轮进行较直。将较直后的钢丝材料通过中频加热设备中进行淬火,加热温度控制在1050℃左右,可采用淬火油或水蒸汽进行冷却。再经过两次回火,其中第一次回火是在中频加热设备中回火,回火温度控制在550℃左右;再对材料进行表面二次回火,表面二次回火是在高频加热设备中回火,材料表面温度在600℃左右。然后再进行表面涡流探伤和对热处理后的盘条进行上油,并按照特定要求收线包装。
实施例三:
先对高强度弹簧钢丝表面去氧化皮:可采用酸洗的方法去除材料表面的氧化皮,盐酸浓度15%,酸洗时间20分钟。酸洗后硼化以便于拉拔。然后进行拉拔:通过模具拉拔成特定规格的盘条,拉拔比率不超过40%。再通过滚轮进行较直。将较直后的钢丝材料通过中频加热设备中进行淬火,加热温度控制在980℃左右,可采用淬火油或水蒸汽进行冷却。再经过两次回火,其中第一次回火是在中频加热设备中回火,回火温度控制在450℃左右;再对材料进行表面二次回火,表面二次回火是在高频加热设备中回火,材料表面温度在500℃左右。然后再进行表面涡流探伤和对热处理后的盘条进行上油,并按照特定要求收线包装。
上述各实施例中,表面涡流探伤的探伤精度应不低于0.1mm,缺陷的位置应喷上油漆加以区别。
上述各实施例中,从校直步骤至上油收线步骤,可采用在同一流水线同线生产(当然也可采用各单独的设备进行),例如规格为9mm到16mm的线材,其生产速率为控制在30~10m/min之间。生产速率与材料规格成反比,与加热温度成正比。
中频回火后再对表面进行二次回火。对于不同规格的产品可适当调节高频感应设备的频率及功率,使其只对材料表面到0.5~1.5mm的深度加热回火,加热温度比第一次回火的温度略高,控制在400~650℃之间,目的使材料从最表面至一定深度(0.2~1.2mm)内的硬度降低30~70HV,例如控制所述的回火后材料表面硬度在530~590HV之间,以提高材料的韧性。
本发明涉及一种材料表面二次回火工艺,用于高强度弹簧钢丝的生产,通过该技术的应用可以提高弹簧材料表面的韧性,从而提高汽车悬架弹簧的疲劳寿命。
以上所述仅为举例性的说明,而并非为限制本发明。任何本技术领域中的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,对本发明作出的非实质性的改进和调整,仍应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种提高高强度弹簧钢丝疲劳性能的弹簧钢丝加工工艺,所述的高强度弹簧钢丝用于汽车悬架弹簧,该弹簧钢丝加工工艺包括以下步骤:
对弹簧钢丝原料进行表面去氧化皮的表面处理步骤;
拉拔步骤;
进行校直的校直步骤;
淬火步骤;
回火步骤;所述的回火步骤是:在中频加热回火设备中回火,回火温度控制在350~550℃之间;
表面二次回火步骤;所述的表面二次回火的步骤是:在高频加热回火设备中回火,将钢丝材料表面温度控制在400~650℃之间;
表面涡流探伤的探伤步骤;
上油收线步骤。
2.根据权利要求1所述的一种提高高强度弹簧钢丝疲劳性能的弹簧钢丝加工工艺,其特征在于,所述的对弹簧钢丝原料进行表面去氧化皮的表面处理步骤是采用酸洗的方法去除材料表面的氧化皮,其中盐酸浓度8%~25%,酸洗时间5~30分钟。
3.根据权利要求1或2所述的一种提高高强度弹簧钢丝疲劳性能的弹簧钢丝加工工艺,其特征在于,所述的对弹簧钢丝原料进行表面去氧化皮的表面处理步骤还包括一磷化或硼化的步骤,以便于下一工序拉拔。
4.根据权利要求1所述的一种提高高强度弹簧钢丝疲劳性能的弹簧钢丝加工工艺,其特征在于,所述的淬火的步骤是:将校正后的钢丝材料通过中频加热设备中进行淬火,加热温度控制在900~1050℃之间,采用淬火油或水蒸汽进行冷却。
5.根据权利要求1所述的一种提高高强度弹簧钢丝疲劳性能的弹簧钢丝加工工艺,所述的表面二次回火的步骤中,对于不同规格的产品可适当调节高频感应设备的频率及功率,使其只对材料表面到0.5~1.5mm的深度加热回火,使材料从表面至深度0.2 mm~1.2mm范围内的硬度降低30~70HV。
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