CN105349748A - 一种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法，原料包括碳、硅、锰、磷、硫、铜、镍、铬、钼和铁。本发明中，各种组分及其含量相互配合制成的盘条，在脱碳层深度、非金属夹杂物、表面质量、力学性能等方面均非常优秀，该盘条经过酸洗和磷化后进行冷拉拔，形成符合外径要求的半成品，然后经过淬火、回火等工序后制得成品，其中的拉拔过程中的定径带长度、淬火的温度、回火温度以及车速均经过精心的选择，使制得的成品在线径稳定性、不圆度、抗拉强度、面缩率等均高于传统的油淬火回火弹簧钢丝工艺。

Description

一种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法
技术领域
本发明属于悬架弹簧加工技术领域，尤其是一种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法。
背景技术
汽车悬架弹簧是汽车悬架中的弹性元件，使车桥和车架或车身之间作弹性联系，承受和传递垂直载荷，缓和及抑制不平路面所引起的冲击，在汽车的独立悬架中较常使用螺旋弹簧，特别是前轮独立悬架中，该螺旋弹簧具有无需润滑、不忌污泥、占用空间小且重量轻的特点，其由弹簧钢棒料卷制而成，可做成等螺距或变螺距的结构。悬架弹簧的原料为弹簧钢丝，该弹簧钢丝可分为退火态钢丝、冷拔态钢丝和油淬火回火态钢丝，其中最后一种是将冷拔到成品尺寸的钢丝，在一条连续生产线上进行加热、油淬火回火，使钢丝组织为回火索氏体，具有内应力低、性能均匀的特点，具体的生产过程是：放线、表面处理、拉拔定径、淬火加热、淬火油冷、回火加热、回火水冷、剪切、收线和包装入库，其中最为重要的处理过程是表面处理、拉拔定径、淬火和回火这几个过程，各厂家对于该几个过程均有各自精心设计的工艺参数，但仍然有进一步提高的可能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供化学成分合理、工艺操作简便的一种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法。
本发明采取的技术方案是：
一种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法，包括表面处理、拉拔定径、淬火加热、淬火油冷、回火加热和回火水冷，其特征在于：
所述弹簧钢丝的原料包括按重量百分比混合的以下组分：
所述拉拔定径中使用的定径带长度为2～4毫米；
所述淬火加热温度为1000～1150摄氏度，回火温度为400～500摄氏度，车速为24～32米/分钟；
所述热处理中的夹持张力为20～35巴。
而且，所述定径带长度为3毫米。
而且，所述淬火加热温度为1000～1120摄氏度，回火温度为440～480摄氏度，车速为26～30米/分钟。。
而且，所述淬火加热温度为1010摄氏度，采用淬火油进行冷却，回火温度为465摄氏度，采用水进行冷却，车速为28米/分钟。
而且，所述表面处理包括酸洗和磷化，酸洗使用浓度为10～25％的盐酸，酸洗时间为10～20分钟。
本发明的优点和积极效果是：
本发明中，原料为碳、硅、锰、磷、硫、铜、镍、铬、钼和铁，各种组分及其含量相互配合制成的盘条，在脱碳层深度、非金属夹杂物、表面质量、力学性能等方面均非常优秀，该盘条经过酸洗和磷化后进行冷拉拔，形成符合外径要求的半成品，然后经过淬火、回火等工序后制得成品，其中的拉拔过程中的定径带长度、淬火的温度、回火温度以及车速均经过精心的选择，使制得的成品在线径稳定性、不圆度、抗拉强度、面缩率等均高于传统的油淬火回火弹簧钢丝工艺。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
一种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法，包括表面处理、拉拔定径、淬火加热、淬火油冷、回火加热和回火水冷，本发明的创新在于：
所述弹簧钢丝的原料包括按重量百分比混合的以下组分：
所述拉拔定径中使用的拉丝模的定径带长度为2～4毫米；
所述淬火加热温度为1000～1150摄氏度，回火温度为400～500摄氏度，车速为25～35米/分钟；
所述热处理中的夹持张力为20～35巴，更优选的方案是夹持张力为30～35巴。
更优选的方案是：所述定径带长度为3毫米。所述淬火加热温度为1000～1120摄氏度，回火温度为440～480摄氏度，车速为25～30米/分钟。
最优选的方案是：所述淬火加热温度为1010摄氏度，采用淬火油进行冷却，回火温度为465摄氏度，采用水进行冷却，输送来的水为室温下的冷水，冷却后的水保持35～42摄氏度的温度，车速为28米/分钟。
为了保证上述热处理中钢丝维持一个好的转变状态，在淬火工序、回火工序以及二者之间均安装有保温套管，即淬火设备中的工作台上安装保温套管，在保温套管外部包覆一层或多层保温层，在回火设备中的工作台上也安装有类似的保温套管和保温层，在淬火工序和回火工序之间安装支撑架，在支撑架上端安装保温套管，钢丝从保温套管之中穿过，整个热处理过程中，钢丝得到了很好的保护，为其内部结构转变提供了一个良好的保温环境，进一步提高了钢丝的抗拉强度和面缩率。
上述表面处理包括酸洗和磷化，酸洗使用浓度为10～25％的盐酸，酸洗时间为10～20分钟，酸洗后使用中性活化剂进行表面清洗，然后进行磷化。
更优选的原料配比方案见表1：
元素 C Si Mn P S Cu
含量 0.567 1.466 0.683 0.005 0.003 0.015
元素 Ni Cr Mo
含量 0.018 0.686 0.005
表1：组分含量
弹簧钢盘条的生产工艺是：1.脱硫铁水；2.转炉冶炼；3.精炼；4.模铸；5均热炉加热；6.初轧机开坯；7.连轧机轧制；8.钢坯表面全剥皮处理；9.钢坯加热；10.高速线材轧制；11.斯太尔摩冷线冷却；12.检验包装。
上述制成的盘条的夹杂物含量的检验结果应符合表2的标准，实际检测的结果为夹杂物D含量为0.5，其余为0：
表2：夹杂物含量标准
盘条的显微组织为珠光体+铁素体，脱碳深度小于等于0.05毫米。
选取Φ12.6毫米为例
在钢丝中，表面缺陷严重影响钢丝的质量，降低钢丝的疲劳寿命，这些缺陷主要包括划伤、裂纹、折叠及麻坑等，他们的存在破坏了钢丝表面的连续性，当弹簧受到外力作用时会在缺陷处产生应力集中，使表面实际应力增加而形成疲劳失效的初始点，最终导致弹簧断裂，严重的缺陷可造成钢丝缠簧过程中直接断裂，因此必须消除表面缺陷以延长在高应力作用下使用寿命。
采取如下措施：原材料加大表面检验力度，发现缺陷进行修磨去除；酸洗后盘条进行100％表面在检验，酸洗不净及过酸洗盘条不得投入使用；半成品检验及淬火前上线检验时发现缺陷进行修磨去除；淬火过程中开启横纵涡流探伤仪进行在线探伤，探伤精度达到0.10um，并在缺陷处喷漆进行标识的方法进行缺陷识别。
定径带长度和夹送张力的选择分别见表3和表4：
表3：定径带长度对应的测量结果
由表3可知，定径带长度为3毫米时，拉丝模拉拔的半成品线径最稳定且不圆度最小。
表4：夹持张力对应的测量结果
由表4可知，热处理过程中夹具的夹持张力为20～35巴时，钢丝线径最稳定且不圆度最小。
淬火、回火和车速的配合关系见表5：
车速(m/min) 24 26 28 30 32
抗拉强度(MPa) 2010 2000 2200 2010 2000
面缩(％) 42 43 48 44 41
表5：配合关系
由表5可知，淬火温度为1010℃、回火温度为465℃、车速为28m/min为最佳工艺。
制得的弹簧钢丝各项性能与ITW标准值比较的结果见表6：
表6：比较结果
上述高强度弹簧钢丝加工成悬架弹簧的过程是：
使用成型机进行冷卷成型，然后将悬架弹簧放入350～400摄氏度的环境中保温1～2小时去应力退火，然后取出悬架弹簧放入喷丸机内进行两次喷丸，每次60秒，然后将悬架弹簧取出进行渗氮处理，最后进行表面保护处理。
制成的悬架弹簧经过一汽大众和广州神龙等厂商测试，满足SWI-200级的汽车悬架弹簧的要求，
本发明中，原料为碳、硅、锰、磷、硫、铜、镍、铬、钼和铁，各种组分及其含量相互配合制成的盘条，在脱碳层深度、非金属夹杂物、表面质量、力学性能等方面均非常优秀，该盘条经过酸洗和磷化后进行冷拉拔，形成符合外径要求的半成品，然后经过淬火、回火等工序后制得成品，其中的拉拔过程中的定径带长度、淬火的温度、回火温度以及车速均经过精心的选择，使制得的成品在线径稳定性、不圆度、抗拉强度、面缩率等均高于传统的油淬火回火弹簧钢丝工艺。

Claims (5)

1.一种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法，包括表面处理、拉拔定径、淬火加热、淬火油冷、回火加热和回火水冷，其特征在于：
所述弹簧钢丝的原料包括按重量百分比混合的以下组分：
所述拉拔定径中使用的定径带长度为2～4毫米；
所述淬火加热温度为1000～1150摄氏度，回火温度为400～500摄氏度，车速为24～32米/分钟；
所述热处理中的夹持张力为20～35巴。
2.根据权利要求1所述的一种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法，其特征在于：所述定径带长度为3毫米。
3.根据权利要求2所述的一种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法，其特征在于：所述淬火加热温度为1000～1120摄氏度，回火温度为440～480摄氏度，车速为26～30米/分钟。
4.根据权利要求3所述的一种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法，其特征在于：所述淬火加热温度为1010摄氏度，采用淬火油进行冷却，回火温度为465摄氏度，采用水进行冷却，车速为28米/分钟。
5.根据权利要求4所述的一种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法，其特征在于：所述表面处理包括酸洗和磷化，酸洗使用浓度为10～25％的盐酸，酸洗时间为10～20分钟。
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