CN105568163A - 一种发动机用压缩弹簧及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机用压缩弹簧及其生产工艺，属于圆柱螺旋弹簧加工技术领域，原料中各元素及其质量百分数如下：C：0.58％-0.70％、Si：0.24％-0.43％、Mn：0.90％-1.20％、S：≤0.035％、P：≤0.035％、Cr：≤0.30％、Ni：≤0.25％、Cu：≤0.25％，余量为Fe，生产工艺包括：生产弹簧钢丝、卷簧、再结晶退火、切断、修正、淬火、矫正回火、重复淬火、最终回火、抛光、抛丸处理、磨削端面、低温去应力。本发明的有益效果是能有效的延长弹簧的寿命，提高弹簧的强度。

Description

一种发动机用压缩弹簧及其生产工艺

技术领域

本发明公开了一种发动机用压缩弹簧及其生产工艺，属于圆柱螺旋弹簧加工技术领域。

背景技术

弹簧是用途广泛的常用零件，主要用于减震、夹紧、储存能量和测力等方面，其特点是去掉外力后，能立即恢复原状。压缩弹簧是承受向压力的螺旋弹簧，它所用的材料截面多为圆形，压缩弹簧的圈与圈之间有一定的间隙，当受到外载荷时弹簧收缩变形，储存变形能。压缩弹簧广泛应用于医疗呼吸设备、医疗移动设备、手工工具、家庭护理设备、减震、发动机等领域。在发动机中，有出油阀弹簧、气门弹簧、柱塞弹簧、喷油器调压弹簧等。所用弹簧受周期性高频交变力的作用，在运转时间过长的情况下，极易产生磨损与变形，从而使其自由长度缩短，弹力变小，进一步的会影响喷油雾化质量，降低发动机功率。

然而在现有技术中，压缩弹簧会因为设计错误，材料缺陷，制造不当及工作环境恶劣(氢脆或应力腐蚀断裂)等因素造成弹簧的疲劳断裂，使得压缩弹簧在生产工艺中具有寿命短的明显缺陷。

发明内容

本发明提供了一种发动机用压缩弹簧及其加工工艺，能有效的延长弹簧的寿命，提高弹簧的强度。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种发动机用压缩弹簧，原料中各元素及其质量百分数如下：C：0.58％-0.70％、Si：0.24％-0.43％、Mn：0.90％-1.20％、S：≤0.035％、P：≤0.035％、Cr：≤0.30％、Ni：≤0.25％、Cu：≤0.25％，余量为Fe。

作为本发明一种发动机用压缩弹簧的一个优选方案，原料中各元素及其质量百分数如下：C：0.62％-0.70％、Si：0.26％-0.40％、Mn：1.00％-1.20％、S：≤0.035％、P：≤0.035％、Cr：≤0.30％、Ni：≤0.25％、Cu：≤0.25％，余量为Fe。

作为本发明一种发动机用压缩弹簧的另一个优选方案，其组成成分及其质量百分比如下：C：0.65％、Si：0.36％、Mn：1.00％、S：0.012％、P：0.012％、Cr：.22％、Ni：0.18％、Cu：0.18％，余量为Fe。

进一步的，本发明还提供了一种发动机用压缩弹簧的生产工艺，包括以下步骤：

1)生产弹簧钢丝：按原料生产出弹簧钢丝，采用酸洗和磷化对钢丝做表面处理，在125-145℃下拉丝，并采用淬火回火的热处理工艺提高钢丝强度；

2)卷簧；

3)再结晶退火:弹簧卷制成型后，放入连续式电阻炉中，将温度设置为550-650℃，保温1-1.5h后空冷；

4)切断、修正；

5)淬火：将切断后的弹簧转移至可控气氛的箱式炉中，加热温度设置为850℃±10℃，保温10-15min后出炉淬油冷透；

6)矫正回火：将箱式炉温度设置为400℃±10℃，保温10-15min后出炉空冷；

7)重复淬火；

8)最终回火：将弹簧装在回火定型夹具上进行最终回火，回火温度为420℃±10℃，保温30-35min，出炉水冷；

9)抛光；

10)抛丸处理：用离心机抛丸，弹丸直径Φ0.3-0.5mm，弹丸的线速度为70m/s；

11)磨削端面；

12)低温去应力。

进一步的，所述的发动机用压缩弹簧的生产工艺，其特征在于：淬火与回火之间的时间间隔为2-3h。

本发明一种发动机用压缩弹簧及其生产工艺的制作材料为合金弹簧钢，具有较高的弹性极限，疲劳极限、冲击韧性及良好的热处理性能等。Mn，Si，Ni等元素能提高淬透性和回火稳定性，强化铁素体和细化颗粒，有效地改善弹簧钢的力学性能。弹簧钢丝生产中的表面处理主要是去除氧化了的铁锈，使之形成一层保护膜，满足拉丝工艺所要求的光洁表面。在125℃-145℃温度范围内拉丝是避免钢丝由于温度过低或过高造成裂纹、断裂等现象，提高钢丝的韧性。压缩弹簧生产工艺中进行再结晶退火处理会使弹簧几何尺寸稳定，减少淬火时的变形，抛丸处理可以提高弹簧的疲劳强度，经抛丸处理的弹簧使用寿命能提高一倍以上。淬火与回火之间的时间间隔为2-3h，弹簧淬火后应尽快进行回火，是为了避免由于内应力过大而使弹簧产生裂纹。

与现有技术相比，本发明的有益效果是能有效的延长压缩弹簧的寿命，提高压缩弹簧的强度。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将结合实施例，对本发明作进一步的说明。

实施例一：

一种发动机用压缩弹簧，原料中各元素及其质量百分数如下：C：0.58％-0.70％、Si：0.24％-0.43％、Mn：0.90％-1.20％、S：0.028％、P：0.028％、Cr：0.30％、Ni：0.25％、Cu：0.25％，余量为Fe。

发动机用压缩弹簧的生产工艺包括以下步骤：

1)生产弹簧钢丝：按原料生产出弹簧钢丝，采用酸洗和磷化对钢丝做表面处理，在125℃下拉丝，并采用淬火回火的热处理工艺提高钢丝强度；

2)卷簧；

3)再结晶退火:弹簧卷制成型后，放入连续式电阻炉中，将温度设置为550℃，保温1h后空冷；

4)切断、修正；

5)淬火：将切断后的弹簧转移至可控气氛的箱式炉中，加热温度设置为850℃，保温10min后出炉淬油冷透；

6)矫正回火：淬火结束2h后，将弹簧放入箱式炉中并将温度设置为400℃，保温10min后出炉空冷；

7)重复淬火；

8)最终回火：将弹簧装在回火定型夹具上进行最终回火，回火温度为420℃，保温30min，出炉水冷；

9)抛光；

10)抛丸处理：用离心机抛丸，弹丸直径Φ0.3-0.5mm，弹丸的线速度为70m/s；

11)磨削端面；

12)低温去应力。

实施例二：

一种发动机用压缩弹簧，原料中各元素及其质量百分数如下：C：0.62％、Si：0.26％、Mn：1.00％、S：0.024％、P：0.022％、Cr：0.28％、Ni：0.15％、Cu：0.22％，余量为Fe。

发动机用压缩弹簧的生产工艺包括以下步骤：

1)生产弹簧钢丝：按原料生产出弹簧钢丝，采用酸洗和磷化对钢丝做表面处理，在130℃下拉丝，并采用淬火回火的热处理工艺提高钢丝强度；

2)卷簧；

3)再结晶退火:弹簧卷制成型后，放入连续式电阻炉中，将温度设置为600℃，保温1h后空冷；

4)切断、修正；

5)淬火：将切断后的弹簧转移至可控气氛的箱式炉中，加热温度设置为840℃，保温10min后出炉淬油冷透；

6)矫正回火：淬火结束2.5h后，将弹簧放入箱式炉中并将温度设置为400℃，保温10min后出炉空冷；

7)重复淬火；

8)最终回火：将弹簧装在回火定型夹具上进行最终回火，回火温度为410℃，保温30min，出炉水冷；

9)抛光；

10)抛丸处理：用离心机抛丸，弹丸直径Φ0.3-0.5mm，弹丸的线速度为70m/s；

11)磨削端面；

12)低温去应力。

实施例三：

一种发动机用压缩弹簧，原料中各元素及其质量百分数如下：C：0.70％、Si：0.43％、Mn：1.20％、S：0.020％、P：0.025％、Cr：0.30％、Ni：0.18％、Cu：0.16％，余量为Fe。

发动机用压缩弹簧的生产工艺包括以下步骤：

1)生产弹簧钢丝：按配比生产出弹簧钢丝，采用酸洗和磷化对钢丝做表面处理，在135℃下拉丝，并采用淬火回火的热处理工艺提高钢丝强度；

2)卷簧；

3)再结晶退火:弹簧卷制成型后，放入连续式电阻炉中，将温度设置为600℃，保温1.5h后空冷；

4)切断、修正；

5)淬火：将切断后的弹簧转移至可控气氛的箱式炉中，加热温度设置为850℃，保温15min后出炉淬油冷透；

6)矫正回火：淬火结束2.5h后，将弹簧放入箱式炉中并将温度设置为400℃，保温15min后出炉空冷；

7)重复淬火；

8)最终回火：将弹簧装在回火定型夹具上进行最终回火，回火温度为420℃，保温35min，出炉水冷；

9)抛光；

10)抛丸处理：用离心机抛丸，弹丸直径Φ0.3-0.5mm，弹丸的线速度为70m/s；

11)磨削端面；

12)低温去应力。

实施例四：

一种发动机用压缩弹簧，原料中各元素及其质量百分数如下：C：0.65％、Si：0.36％、Mn：1.00％、S：0.012％、P：0.012％、Cr：0.22％、Ni：0.18％、Cu：0.18％，余量为Fe。

发动机用压缩弹簧的生产工艺包括以下步骤：

1)生产弹簧钢丝：按原料生产出弹簧钢丝，采用酸洗和磷化对钢丝做表面处理，在145℃下拉丝，并采用淬火回火的热处理工艺提高钢丝强度；

2)卷簧；

3)再结晶退火:弹簧卷制成型后，放入连续式电阻炉中，将温度设置为650℃，保温1.5h后空冷；

4)切断、修正；

5)淬火：将切断后的弹簧转移至可控气氛的箱式炉中，加热温度设置为860℃，保温15min后出炉淬油冷透；

6)矫正回火：淬火结束3h后，将弹簧放入箱式炉中并将温度设置为410℃，保温15min后出炉空冷；

7)重复淬火；

8)最终回火：将弹簧装在回火定型夹具上进行最终回火，回火温度为430℃，保温35min，出炉水冷；

9)抛光；

10)抛丸处理：用离心机抛丸，弹丸直径Φ0.3-0.5mm，弹丸的线速度为70m/s；

11)磨削端面；

12)低温去应力。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种发动机用压缩弹簧，其特征在于：原料中各元素及其质量百分数组成：C：0.58％-0.70％、Si：0.24％-0.43％、Mn：0.90％-1.20％、S：≤0.035％、P：≤0.035％、Cr：≤0.30％、Ni：≤0.25％、Cu：≤0.25％，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的发动机用压缩弹簧，其特征在于：原料中各元素及其质量百分数组成：C：0.62％-0.70％、Si：0.26％-0.40％、Mn：1.00％-1.20％、S：≤0.035％、P：≤0.035％、Cr：≤0.30％、Ni：≤0.25％、Cu：≤0.25％，余量为Fe。

3.根据权利要求1或2所述的发动机用压缩弹簧，其特征在于：原料中各元素及其质量百分数组成：C：0.65％、Si：0.36％、Mn：1.00％、S：0.012％、P：0.012％、Cr：0.22％、Ni：0.18％、Cu：0.18％，余量为Fe。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的发动机用压缩弹簧的生产工艺，其特征在于,包括以下步骤：

1)生产弹簧钢丝：按原料生产出弹簧钢丝，采用酸洗和磷化对钢丝做表面处理，在125-145℃下拉丝，并采用淬火回火的热处理工艺提高钢丝强度；

2)卷簧；

3)再结晶退火:弹簧卷制成型后，放入连续式电阻炉中，将温度设置为550-650℃，保温1-1.5h后空冷；

4)切断、修正；

5)淬火：将切断后的弹簧转移至可控气氛的箱式炉中，加热温度设置为850℃±10℃，保温10-15min后出炉淬油冷透；

6)矫正回火：将箱式炉温度设置为400℃±10℃，保温10-15min后出炉空冷；

7)重复淬火；

8)最终回火：将弹簧装在回火定型夹具上进行最终回火，回火温度为420℃±10℃，保温30-35min，出炉水冷；

9)抛光；

10)抛丸处理：用离心机抛丸，弹丸直径Φ0.3-0.5mm，弹丸的线速度为70m/s；

11)磨削端面；

12)低温去应力。

5.根据权利要求4所述的压缩弹簧的生产工艺，其特征在于：淬火与回火之间的时间间隔为2-3h。