CN106756545A - 一种高强度耐用圆柱压缩弹簧的加工工艺 - Google Patents

一种高强度耐用圆柱压缩弹簧的加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明的高强度耐用圆柱压缩弹簧的加工工艺，包括以下步骤：㈠配料；㈡熔炼：㈢精炼；㈣将精炼后的原料进行连铸连轧，再将连铸连轧后的坯料拉丝；㈤卷制弹簧；㈥热处理：采用淬火‑加热‑回火‑二次回火的热处理工艺；㈦强压处理；㈧抛丸处理；㈨清洗、退磁；㈩退磁后的弹簧的表面进行喷涂处理。本发明的高强度耐用圆柱压缩弹簧的加工工艺，通过热处理工艺，可控制弹簧横向与纵向凹陷造成的表面裂纹，并可使簧丝表面层产生与工作应力相反的残余应力，受载时可抵消部分工作应力，增加使用寿命。

Description

一种高强度耐用圆柱压缩弹簧的加工工艺
技术领域
本发明涉及一种高强度耐用圆柱压缩弹簧的加工工艺，属于减震装置技术领域。
背景技术
弹簧是一种广泛使用的弹性元件，用弹性材料制成的零件在外力作用下发生形变，除去外力后又恢复原状，其外形多为圆柱形，生产加工可分为冷卷成形和热卷成形，亦作“ 弹簧 ”。弹簧为了与其装配空间更好地吻合，也有设计为非圆柱形的，如汽车双质量飞轮用的弹簧为弧形弹簧。弹簧的种类复杂多样，按形状分，主要有螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧、异型弹簧等。
弹簧在现在的应用中非常的普遍，各行各业根据不同的用途采用不同强度刚度和使用寿命的弹簧。现有的弹簧在长时间使用后容易腐蚀生锈。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种使用寿命长的高强度耐用圆柱压缩弹簧的加工工艺。
本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种高强度耐用圆柱压缩弹簧的加工工艺，包括以下步骤：
㈠配料：所述高强度耐用圆柱压缩弹簧中各成分的质量百分比为：C：0.25-0.36%，Cr：0.05-0.13%，Mn：0.28-0.35%，Zn：1.16-1.48%，Cu：1.13-1.55%，Ag：0.62-0.86%，Au：0.23-0.39%，Pt：0.18-0.35%，Ni：1.37-1.56%，W：1.26-1.45%，Mo：0.15-0.19%，Nd：0.02-0.04%，Ce：0.01-0.03%，Eu：0.15-0.19%，Lu: 0.11-0.18%，Ti：2.76-3.24%，AlN：0.35-0.56%，S≤0.003%，P≤0.003%，滑石粉:0.27-0.56%,氧化镁：0.68-0.85％, 碳化钨:0.41-0.67%，蒙脱石:0.45-0.76%，余量为Fe；
㈡熔炼：
a、将高强度耐用圆柱压缩弹簧的原料加热熔炼，控制温度为1300-1400℃；
b、将上一步得到的合金溶液进行冷却，采用水冷以14-16℃/s的冷却速率将合金溶液水冷至室温；
c、将上一步冷却后的合金在熔炉内进行二次熔炼，将熔炉内的温度提高到1500摄氏度至1600摄氏度，合金被二次熔炼形成合金溶液；
㈢精炼：控制精炼温度为960℃～1060℃精炼10分钟，静置25分钟，气压0.03-0.09MPa；
㈣将精炼后的原料进行连铸连轧，再将连铸连轧后的坯料拉丝；
㈤卷制弹簧，具体步骤如下：
A、下料：用乙炔气割拉丝后的坯料确定长度，修磨切割面；
B、锻尖：利用锻打的方式将弹簧丝的两端头从圆截面过渡到矩形截面，锻打温度为900-1000℃，加热时间为5-7分钟，锻打的终止温度为900-940℃；
C、热卷：将锻尖后的弹簧丝加热到950-1100℃，安照预定的高度、外径和圈数进行热卷，保温时间为18-25分钟；
㈥热处理：采用淬火-加热-回火-二次回火的热处理工艺，具体热处理工艺为：
淬火：将热卷后的弹簧放入真空淬火炉进行淬火，淬火介质为真空淬火油，控制淬火温度为920-980℃，淬火时冷到230-260℃时,取出空冷至室温；
加热：将淬火后的弹簧放入加热炉进行加热，加热温度为735-760℃，加热16-18分钟后停止加热，使弹簧在加热炉内利用余热维持在680-690℃保温8-9分钟，将弹簧取出进行冷却，采用水冷与空冷结合，先采用水冷以12-15℃/s的冷却速率将弹簧水冷至430-460℃，然后空冷至370-390℃，再采用水冷以16-19℃/s的冷却速率将弹簧水冷至室温；
回火：将加热后的弹簧放入真空回火炉进行回火，控制回火温度为450-470℃，回火时间12-15分钟，然后采用压缩空气或雾状淬火液以11-13℃/s的冷却速率将钢筋冷至330-350℃，然后空冷至室温；
二次回火：将弹簧加热至600-610℃回火53-59min后空冷至室温；
㈦强压处理：把弹簧压至要求高度，停放12-36h，然后放开；
㈧抛丸处理：将弹簧进行至少2次抛丸处理；
㈨清洗、退磁；
㈩退磁后的弹簧的表面进行喷涂处理，具体为：
喷涂：采用超音速电弧喷涂纯铝涂层，纯铝涂层喷涂厚度为100±50μm；
预氧化：喷涂结束后使用氧乙炔火焰对纯铝涂层表面预氧化，制得高强度耐用圆柱压缩弹簧。
上述技术方案的改进是：所述步骤㈠中高强度耐用圆柱压缩弹簧中各成分的质量百分比为：C：0.25%，Cr：0.06%，Mn：0.29%，Zn：1.17%，Cu：1.14%，Ag：0.65%，Au：0.26%，Pt：0.18%，Ni：1.39%，W：1.27%，Mo：0.16%，Nd：0.03%，Ce：0.01%，Eu：0.15%，Lu: 0.12%，Ti：2.77%，AlN：0.38%，S≤0.003%，P≤0.003%，滑石粉:0.28%,氧化镁：0.68％, 碳化钨:0.43%，蒙脱石:0.48%，余量为Fe。
上述技术方案的改进是：所述步骤㈠中高强度耐用圆柱压缩弹簧中各成分的质量百分比为：C：0.36%，Cr：0.09%，Mn：0.34%，Zn：1.48%，Cu：1.53%，Ag：0.86%，Au：0.39%，Pt：0.35%，Ni：1.56%，W：1.45%，Mo：0.19%，Nd：0.04%，Ce：0.01%，Eu：0.16%，Lu: 0.15%，Ti：3.24%，AlN：0.56%，S≤0.003%，P≤0.003%，滑石粉:0.56%,氧化镁：0.85％, 碳化钨:0.67%，蒙脱石:0.76%，余量为Fe。
本发明采用上述技术方案的有益效果是：
（1）本发明的高强度耐用圆柱压缩弹簧由于原料中含有Zn、Ni和W，加强了齿轮的耐热和耐腐蚀性能；
（2）本发明的高强度耐用圆柱压缩弹簧由于原料中含有Ti、Al和稀土元素，减轻了弹簧的质量，增加了结构强度和耐腐蚀性能；
（3）本发明的高强度耐用圆柱压缩弹簧由于在原料熔炼时进行了二次熔炼，使得原料熔炼更加彻底，可以有效去除原料中的杂质，提高产品质量；
（4）本发明的高强度耐用圆柱压缩弹簧由于热处理时通过两次回火，第一次回火能够回转奥氏体在板条界或板条束界上形成，并在保温过程中进一步富集合金元素以提高稳定性；铁素体板条束在保温过程中则发生回复，同时铁素体中的有害元素也被排至回转奥氏体中，从而改善了基体性能；第二次回火能够在保证强度的前提下使回转奥氏体富集足够多的合金元素，使少网状碳化物，使组织更为均匀，能够保持结构稳定，进一步增强接触疲劳强度和冲击韧性；
（5）本发明的高强度耐用圆柱压缩弹簧的加工工艺，通过热处理工艺，可控制弹簧横向与纵向凹陷造成的表面裂纹，并可使簧丝表面层产生与工作应力相反的残余应力，受载时可抵消部分工作应力，增加使用寿命；
（6）本发明的高强度耐用圆柱压缩弹簧的加工工艺，通过在弹簧的表面进行喷涂纯铝涂层，并进行预氧化，大大提高了弹簧的耐腐蚀性能。
具体实施方式
实施例一
一种高强度耐用圆柱压缩弹簧的加工工艺，包括以下步骤：
㈠配料：所述高强度耐用圆柱压缩弹簧中各成分的质量百分比为：C：0.25%，Cr：0.06%，Mn：0.29%，Zn：1.17%，Cu：1.14%，Ag：0.65%，Au：0.26%，Pt：0.18%，Ni：1.39%，W：1.27%，Mo：0.16%，Nd：0.03%，Ce：0.01%，Eu：0.15%，Lu: 0.12%，Ti：2.77%，AlN：0.38%，S≤0.003%，P≤0.003%，滑石粉:0.28%,氧化镁：0.68％, 碳化钨:0.43%，蒙脱石:0.48%，余量为Fe；
㈡熔炼：
a、将高强度耐用圆柱压缩弹簧的原料加热熔炼，控制温度为1300-1400℃；
b、将上一步得到的合金溶液进行冷却，采用水冷以14-16℃/s的冷却速率将合金溶液水冷至室温；
c、将上一步冷却后的合金在熔炉内进行二次熔炼，将熔炉内的温度提高到1500摄氏度至1600摄氏度，合金被二次熔炼形成合金溶液；
㈢精炼：控制精炼温度为960℃～1060℃精炼10分钟，静置25分钟，气压0.03-0.09MPa；
㈣将精炼后的原料进行连铸连轧，再将连铸连轧后的坯料拉丝；
㈤卷制弹簧，具体步骤如下：
A、下料：用乙炔气割拉丝后的坯料确定长度，修磨切割面；
B、锻尖：利用锻打的方式将弹簧丝的两端头从圆截面过渡到矩形截面，锻打温度为900-1000℃，加热时间为5-7分钟，锻打的终止温度为900-940℃；
C、热卷：将锻尖后的弹簧丝加热到950-1100℃，安照预定的高度、外径和圈数进行热卷，保温时间为18-25分钟；
㈥热处理：采用淬火-加热-回火-二次回火的热处理工艺，具体热处理工艺为：
淬火：将热卷后的弹簧放入真空淬火炉进行淬火，淬火介质为真空淬火油，控制淬火温度为920-980℃，淬火时冷到230-260℃时,取出空冷至室温；
加热：将淬火后的弹簧放入加热炉进行加热，加热温度为735-760℃，加热16-18分钟后停止加热，使弹簧在加热炉内利用余热维持在680-690℃保温8-9分钟，将弹簧取出进行冷却，采用水冷与空冷结合，先采用水冷以12-15℃/s的冷却速率将弹簧水冷至430-460℃，然后空冷至370-390℃，再采用水冷以16-19℃/s的冷却速率将弹簧水冷至室温；
回火：将加热后的弹簧放入真空回火炉进行回火，控制回火温度为450-470℃，回火时间12-15分钟，然后采用压缩空气或雾状淬火液以11-13℃/s的冷却速率将钢筋冷至330-350℃，然后空冷至室温；
二次回火：将弹簧加热至600-610℃回火53-59min后空冷至室温；
㈦强压处理：把弹簧压至要求高度，停放12-36h，然后放开；
㈧抛丸处理：将弹簧进行至少2次抛丸处理；
㈨清洗、退磁；
㈩退磁后的弹簧的表面进行喷涂处理，具体为：
喷涂：采用超音速电弧喷涂纯铝涂层，纯铝涂层喷涂厚度为100±50μm；
预氧化：喷涂结束后使用氧乙炔火焰对纯铝涂层表面预氧化，制得高强度耐用圆柱压缩弹簧。
实施例二
一种高强度耐用圆柱压缩弹簧的加工工艺，包括以下步骤：
㈠配料：所述高强度耐用圆柱压缩弹簧中各成分的质量百分比为：C：0.36%，Cr：0.09%，Mn：0.34%，Zn：1.48%，Cu：1.53%，Ag：0.86%，Au：0.39%，Pt：0.35%，Ni：1.56%，W：1.45%，Mo：0.19%，Nd：0.04%，Ce：0.01%，Eu：0.16%，Lu: 0.15%，Ti：3.24%，AlN：0.56%，S≤0.003%，P≤0.003%，滑石粉:0.56%,氧化镁：0.85％, 碳化钨:0.67%，蒙脱石:0.76%，余量为Fe；
㈡熔炼：
a、将高强度耐用圆柱压缩弹簧的原料加热熔炼，控制温度为1300-1400℃；
b、将上一步得到的合金溶液进行冷却，采用水冷以14-16℃/s的冷却速率将合金溶液水冷至室温；
c、将上一步冷却后的合金在熔炉内进行二次熔炼，将熔炉内的温度提高到1500摄氏度至1600摄氏度，合金被二次熔炼形成合金溶液；
㈢精炼：控制精炼温度为960℃～1060℃精炼10分钟，静置25分钟，气压0.03-0.09MPa；
㈣将精炼后的原料进行连铸连轧，再将连铸连轧后的坯料拉丝；
㈤卷制弹簧，具体步骤如下：
A、下料：用乙炔气割拉丝后的坯料确定长度，修磨切割面；
B、锻尖：利用锻打的方式将弹簧丝的两端头从圆截面过渡到矩形截面，锻打温度为900-1000℃，加热时间为5-7分钟，锻打的终止温度为900-940℃；
C、热卷：将锻尖后的弹簧丝加热到950-1100℃，安照预定的高度、外径和圈数进行热卷，保温时间为18-25分钟；
㈥热处理：采用淬火-加热-回火-二次回火的热处理工艺，具体热处理工艺为：
淬火：将热卷后的弹簧放入真空淬火炉进行淬火，淬火介质为真空淬火油，控制淬火温度为920-980℃，淬火时冷到230-260℃时,取出空冷至室温；
加热：将淬火后的弹簧放入加热炉进行加热，加热温度为735-760℃，加热16-18分钟后停止加热，使弹簧在加热炉内利用余热维持在680-690℃保温8-9分钟，将弹簧取出进行冷却，采用水冷与空冷结合，先采用水冷以12-15℃/s的冷却速率将弹簧水冷至430-460℃，然后空冷至370-390℃，再采用水冷以16-19℃/s的冷却速率将弹簧水冷至室温；
回火：将加热后的弹簧放入真空回火炉进行回火，控制回火温度为450-470℃，回火时间12-15分钟，然后采用压缩空气或雾状淬火液以11-13℃/s的冷却速率将钢筋冷至330-350℃，然后空冷至室温；
二次回火：将弹簧加热至600-610℃回火53-59min后空冷至室温
㈦强压处理：把弹簧压至要求高度，停放12-36h，然后放开；
㈧抛丸处理：将弹簧进行至少2次抛丸处理；
㈨清洗、退磁；
㈩退磁后的弹簧的表面进行喷涂处理，具体为：
喷涂：采用超音速电弧喷涂纯铝涂层，纯铝涂层喷涂厚度为100±50μm；
预氧化：喷涂结束后使用氧乙炔火焰对纯铝涂层表面预氧化，制得高强度耐用圆柱压缩弹簧。
本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种高强度耐用圆柱压缩弹簧的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
㈠配料：所述高强度耐用圆柱压缩弹簧中各成分的质量百分比为：C：0.25-0.36%，Cr：0.05-0.13%，Mn：0.28-0.35%，Zn：1.16-1.48%，Cu：1.13-1.55%，Ag：0.62-0.86%，Au：0.23-0.39%，Pt：0.18-0.35%，Ni：1.37-1.56%，W：1.26-1.45%，Mo：0.15-0.19%，Nd：0.02-0.04%，Ce：0.01-0.03%，Eu：0.15-0.19%，Lu: 0.11-0.18%，Ti：2.76-3.24%，AlN：0.35-0.56%，S≤0.003%，P≤0.003%，滑石粉:0.27-0.56%,氧化镁：0.68-0.85％, 碳化钨:0.41-0.67%，蒙脱石:0.45-0.76%，余量为Fe；
㈡熔炼：
a、将高强度耐用圆柱压缩弹簧的原料加热熔炼，控制温度为1300-1400℃；
b、将上一步得到的合金溶液进行冷却，采用水冷以14-16℃/s的冷却速率将合金溶液水冷至室温；
c、将上一步冷却后的合金在熔炉内进行二次熔炼，将熔炉内的温度提高到1500摄氏度至1600摄氏度，合金被二次熔炼形成合金溶液；
㈢精炼：控制精炼温度为960℃～1060℃精炼10分钟，静置25分钟，气压0.03-0.09MPa；
㈣将精炼后的原料进行连铸连轧，再将连铸连轧后的坯料拉丝；
㈤卷制弹簧，具体步骤如下：
A、下料：用乙炔气割拉丝后的坯料确定长度，修磨切割面；
B、锻尖：利用锻打的方式将弹簧丝的两端头从圆截面过渡到矩形截面，锻打温度为900-1000℃，加热时间为5-7分钟，锻打的终止温度为900-940℃；
C、热卷：将锻尖后的弹簧丝加热到950-1100℃，安照预定的高度、外径和圈数进行热卷，保温时间为18-25分钟；
㈥热处理：采用淬火-加热-回火-二次回火的热处理工艺，具体热处理工艺为：
淬火：将热卷后的弹簧放入真空淬火炉进行淬火，淬火介质为真空淬火油，控制淬火温度为920-980℃，淬火时冷到230-260℃时,取出空冷至室温；
加热：将淬火后的弹簧放入加热炉进行加热，加热温度为735-760℃，加热16-18分钟后停止加热，使弹簧在加热炉内利用余热维持在680-690℃保温8-9分钟，将弹簧取出进行冷却，采用水冷与空冷结合，先采用水冷以12-15℃/s的冷却速率将弹簧水冷至430-460℃，然后空冷至370-390℃，再采用水冷以16-19℃/s的冷却速率将弹簧水冷至室温；
回火：将加热后的弹簧放入真空回火炉进行回火，控制回火温度为450-470℃，回火时间12-15分钟，然后采用压缩空气或雾状淬火液以11-13℃/s的冷却速率将钢筋冷至330-350℃，然后空冷至室温；
二次回火：将弹簧加热至600-610℃回火53-59min后空冷至室温；
㈦强压处理：把弹簧压至要求高度，停放12-36h，然后放开；
㈧抛丸处理：将弹簧进行至少2次抛丸处理；
㈨清洗、退磁；
㈩退磁后的弹簧的表面进行喷涂处理，具体为：
喷涂：采用超音速电弧喷涂纯铝涂层，纯铝涂层喷涂厚度为100±50μm；
预氧化：喷涂结束后使用氧乙炔火焰对纯铝涂层表面预氧化，制得高强度耐用圆柱压缩弹簧。
2.根据权利要求1所述的高强度耐用圆柱压缩弹簧的加工工艺，其特征在于：所述步骤㈠中高强度耐用圆柱压缩弹簧中各成分的质量百分比为：C：0.25%，Cr：0.06%，Mn：0.29%，Zn：1.17%，Cu：1.14%，Ag：0.65%，Au：0.26%，Pt：0.18%，Ni：1.39%，W：1.27%，Mo：0.16%，Nd：0.03%，Ce：0.01%，Eu：0.15%，Lu: 0.12%，Ti：2.77%，AlN：0.38%，S≤0.003%，P≤0.003%，滑石粉:0.28%,氧化镁：0.68％, 碳化钨:0.43%，蒙脱石:0.48%，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的高强度耐用圆柱压缩弹簧的加工工艺，其特征在于：所述步骤㈠中高强度耐用圆柱压缩弹簧中各成分的质量百分比为：C：0.36%，Cr：0.09%，Mn：0.34%，Zn：1.48%，Cu：1.53%，Ag：0.86%，Au：0.39%，Pt：0.35%，Ni：1.56%，W：1.45%，Mo：0.19%，Nd：0.04%，Ce：0.01%，Eu：0.16%，Lu: 0.15%，Ti：3.24%，AlN：0.56%，S≤0.003%，P≤0.003%，滑石粉:0.56%,氧化镁：0.85％, 碳化钨:0.67%，蒙脱石:0.76%，余量为Fe。
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