CN110026506A - 一种弹簧生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种弹簧生产工艺，包括以下步骤：S1：拉丝，将弹簧原料拉拔成长条状金属条；S2：淬火，将金属条放置在900‑950℃下进行淬火处理；S3：回火，将淬火后的的金属条在450‑460℃下进行回火处理；S3：卷簧，将金属条弯曲成弹簧；S4：回火，将弯曲后的弹簧再次进行回火处理；S5：抛丸，将回火后的弹簧进行抛丸表面处理；S6：立定处理，将抛丸后的弹簧压缩至工作压并高度3‑5次；S7：喷塑，将立定处理后的弹簧表面喷覆一层保护层。本发明具有提高弹簧强度、疲劳度的效果。

Description

一种弹簧生产工艺
技术领域
本发明涉及弹簧的技术领域，尤其是涉及一种弹簧生产工艺。
背景技术
弹簧是一种用途非常广泛的弹性元件，其外形通常为圆柱形，生产加工可分为冷卷成形和热卷成形。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。弹簧普遍的加工工艺为：下料、卷制、热处理、硬度检查、工艺压缩、硬度检查、工艺压缩、喷丸、涂漆、检验、包装、入库等。
但是，上述中的现有技术方案存在以下缺陷：普通加工工艺中生产的成品弹簧运用在汽车中时，由于汽车在使用过程中，内部经常会达到一个较高的温度以及较高的压力状态，普通的弹簧在这种状态下的使用寿命会大大降低，容易发生失效的现象。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种弹簧生产工艺，通过在弹簧的制作过程中先对弹簧材料进行淬火和回火处理，然后再在成型后进行抛丸和喷塑处理，使得弹簧的强度、耐候性能、疲劳度得到较大的提升。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种弹簧生产工艺，包括以下步骤：
S1：拉丝，将弹簧原料拉拔成长条状金属条；
S2：淬火，将金属条放置在900-950℃下进行淬火处理；
S3：回火，将淬火后的的金属条在450-460℃下进行回火处理；
S3：卷簧，将金属条弯曲成弹簧；
S4：回火，将弯曲后的弹簧再次进行回火处理；
S5：抛丸，将回火后的弹簧进行抛丸表面处理；
S6：立定处理，将抛丸后的弹簧压缩至工作压并高度3-5次；
S7：喷塑，将立定处理后的弹簧表面喷覆一层保护层。
通过采用上述技术方案，弹簧原料通过拉丝成长条状，再通过淬火和回火使得弹簧原料的延展性得到提高，然后再将其卷成所需弹簧状，卷簧后再进行回火处理使得弹簧内部的应力得到消除，并使得弹簧的强度和耐磨程度，回火也提高了后续弹簧抛丸处理的效果。弹簧再通过抛丸处理，使得弹簧表面的杂质在抛丸的过程中受到撞击而被消除，并提高了弹簧表面的强度。立定处理通过压缩弹簧使得弹簧得到定位，使得弹簧在使用的过程中，弹簧回复的长度不再缩短。最后对弹簧进行喷塑处理，使得弹簧表面获得一层保护膜层，起到对弹簧的保护作用。
本发明进一步设置为：所述步骤S1中弹簧原料中各元素组分的含量按重量百分比分别为：
C：0.5-0.7％、Si：1.0-2.0％、Mn：0.1-1.0％、Cr：0.1-1.0％、P：0.01-0.035％、S：0.01-0.035％，余量为Fe。
通过采用上述技术方案，弹簧原料中铁为主要的材料，其中C和Si在钢铁中的含量影响主要影响其硬度，但C和Si的含量过高会使得钢铁的可塑性和韧性变差。S、P元素是钢铁中杂质，会使得钢铁在加工时容易发生脆裂，而Mn元素能削弱硫和磷的不良影响，同时Mn可以提高钢铁的强度和淬透性。钢铁中掺杂的Cr元素能改善钢铁的抗腐蚀能力和抗氧化能力。
本发明进一步设置为：所述抛丸处理过程中使用的抛丸材料使用铸钢丸，铸钢丸的粒径控制在0.3-0.5mm，抛丸的速度控制在80-100m/s。
通过采用上述技术方案，抛丸过程可以去除成型弹簧表面在制作过程中生成的氧化皮等杂志，利用高速运动的铸钢丸连续冲击弹簧表面，使得弹簧表面在循环性变形的过程中，一方面表面的组织结构发生变化，另一方面这种非均匀的塑形形变使得弹簧的内表面引入残余压应力，内表层产生残余拉应力，从而使得弹簧的抗疲劳断裂的能力提升，提高疲劳寿命。
本发明进一步设置为：所述步骤S7喷塑过程中喷覆材料包括以下重量份数的组分：
塑料粉末 100-150份；
碳纤维 25-50份；
抗静电填料 5-8份；
通过采用上述技术方案，喷塑时塑料粉末通过静电作用附着在弹簧表面，在高温时融化形成一层塑料膜，塑料膜在形成的过程中将喷塑的材料中的碳纤维和抗静电填料一同固着在弹簧表面，碳纤维具有耐高温、抗摩擦、耐腐蚀的特性，且由于碳纤维中的石墨微晶沿纤维择优取向，因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量，所以使得碳纤维的复合增加了弹簧的强度和韧性。而抗静电剂填料填充在塑料膜之间是可以想成网链结构，使得弹簧表面具有一定的导电性，使得弹簧上产生的静电作用可以通过网链结构进行消除，避免产生的静电对弹簧附近的部件产生影响。
本发明进一步设置为：所述塑料粉末包括以下重量百分比的组分：
通过采用上述技术方案，聚醚醚酮作为基体树脂与碳纤维复合时形成的复合材料的耐疲劳性极好，聚四氟乙烯的表面能非常低，具有良好的疏水和疏油能力，使得弹簧上不易附着上带有酸碱性的水渍，提高弹簧的耐候性。聚苯硫醚具有良好的耐高温和耐腐蚀能力，而且和聚醚醚酮、聚四氟乙烯混合复配使用时，三者的耐候性能和强度超过其性能的累加效果。阻燃色母粒可以调节喷塑形成的塑料膜的颜色，且阻燃色母粒具有一定的阻燃效果，从一定程度上提高了塑料膜的阻燃性能。
本发明进一步设置为：所述抗静电填料包括以下重量百分比的组分：
石墨粉末 60-70％；
镀覆金属镍的空心玻璃微珠 20-30％；
炭黑 8-10％。
通过采用上述技术方案，石墨粉末具有导电能力且具有耐高温的效果，且石墨粉末可以增加镀覆金属镍的空心玻璃微珠的润滑性能，使得镀覆金属镍的空心玻璃微珠在弹簧表面分散的更加均匀，镀覆金属镍的空心玻璃微珠除了具有一定的导电能力，空心玻璃微珠可以提高喷塑层的机械强度和抗拉伸能力。炭黑容易形成空间网状结构，形成网状链堆积，将石墨粉末和镀覆金属镍的空心玻璃微珠之间进行联接和包覆，赋予塑料膜一定的导电能力，从而使得当弹簧和塑料膜产生静电时，静电通过三者形成的网链结构而进行消除。
本发明进一步设置为：所述步骤S7喷塑过程包括以下步骤：
步骤(1)：前处理，先将待喷塑的弹簧进行用第一助剂进行浸泡处理，浸泡5-10min，浸泡完再用清水进行冲洗烘干；
步骤(2)：磷化处理，将步骤(1)中的弹簧浸入磷化液中浸泡5-15min，控制磷化液的温度为50-75℃，磷化完成后再用清水冲洗弹簧，并烘干；
步骤(3)：静电喷涂，将步骤(2)中生成磷化层的弹簧表面用静电均匀地将喷塑材料喷涂到弹簧表面，再用弱风吹去弹簧表面多余的喷塑材料；
步骤(4)：高温固化，将步骤(3)中喷覆喷塑材料后的弹簧送入高温固化炉，控制高温固化炉内的温度为180-200℃，弹簧在该温度下保温10-20min，保温结束后再自然冷却得到成品弹簧。
通过采用上述技术方案，喷塑过程中，先通过第一助剂对弹簧进行前处理，使得弹簧表面的油污等杂质得到去除，使得步骤(2)中的磷化处理时，磷化层与弹簧之间的结合更加紧密。磷化时，使得弹簧基体金属得到磷化层的保护，防止金属被腐蚀，同时磷化膜用于对喷塑时的粉末吸附提供更好的附着力和防腐蚀能力。静电喷涂过程时，喷塑材料与磷化层之间得结合和与基体金属之间的结合更加紧密，喷塑材料均匀喷覆在弹簧表面后，再通过高温固化使得喷塑材料中的塑料粉末在高温下融化，将碳纤维和抗静电填料包覆结合在弹簧的表面。
本发明进一步设置为：所述第一助剂包括以下重量份数的组分：
碳酸钠 40-60份；
椰子油脂肪酸二乙醇酰胺 10-15份；
快速渗透剂T 3-5份。
通过采用上述技术方案，第一助剂中的碳酸钠提供碱性条件，使得弹簧表面的油污在碱性条件下发生分解，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺是一种表面活性剂，对油污起到乳化去除作用。快速渗透剂T可以提高椰子油脂肪酸二乙醇酰胺对油污的渗透能力，使得油污的去除效果更佳。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过在弹簧的制作过程中先对弹簧材料进行淬火和回火处理，然后再在成型后进行抛丸和喷塑处理，使得弹簧的强度和耐候性能得到较大的提升；
2、通过在喷塑过程中添加强度较高的塑料粉末以及与碳纤维、抗静电剂进行复配使用，使得喷塑后在弹簧表面形成的塑料膜可以提高弹簧的强度和耐候性。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：
参照图1，本发明公开的一种弹簧生产工艺，包括以下步骤：
准备弹簧原料：弹簧原料中各元素组分的含量按重量百分比分别为：
C Si Mn Cr P S Fe
0.5 1.0 0.1 0.1 0.01 0.01 98.28
S1：拉丝，将弹簧原料拉拔成长条状金属条；
S2：淬火，将金属条放置在900℃下进行淬火处理；
S3：回火，将淬火后的的金属条在450℃下进行回火处理；
S3：卷簧，将金属条弯曲成弹簧；
S4：回火，将弯曲后的弹簧再次进行回火处理；
S5：抛丸，将回火后的弹簧进行抛丸表面处理，抛丸材料使用铸钢丸，铸钢丸的粒径控制在0.3-0.5mm，抛丸的速度控制在80-100m/s；
S6：立定处理，将抛丸后的弹簧压缩至工作压并高度3次；
S7：喷塑，步骤如下所述：
步骤(1)：前处理，先将待喷塑的弹簧进行用第一助剂进行浸泡处理，浸泡5-10min，浸泡完再用清水进行冲洗烘干；
其中第一助剂包括以下重量份数的组分：
碳酸钠 40份；
椰子油脂肪酸二乙醇酰胺 10份；
快速渗透剂T 3份。
步骤(2)：磷化处理，将步骤(1)中的弹簧浸入磷化液中浸泡15min，控制磷化液的温度为75℃，磷化完成后再用清水冲洗弹簧，并烘干；
步骤(3)：静电喷涂，将步骤(2)中生成磷化层的弹簧表面用静电均匀地将喷塑材料喷涂到弹簧表面，再用弱风吹去弹簧表面多余的喷塑材料；
喷塑材料包括以下重量份数的组分：
塑料粉末 100份；
碳纤维 25份；
抗静电填料 5份；
其中，塑料粉末包括以下重量百分比的组分：
阻燃色母粒选购自苏州欣彩塑胶科技有限公司。
抗静电填料包括以下重量百分比的组分：
石墨粉末 60％；
镀覆金属镍的空心玻璃微珠 30％；
炭黑 10％。
镀覆金属镍的空心玻璃微珠采用化学镀的方法进行制备得到。
步骤(4)：高温固化，将步骤(3)中喷覆喷塑材料后的弹簧送入高温固化炉，控制高温固化炉内的温度为180℃，弹簧在该温度下保温20min，保温结束后再自然冷却得到成品弹簧。
实施例2-5与实施例1的区别在于：弹簧原料中各元素组分的含量按重量百分比计为下表。
实施例6-9与实施例1的区别在于：喷塑材料中各组分按重量份数计为下表。
实施例10-22与实施例1的区别在于：塑料粉末中各组分按重量百分比计为下表。
实施例23-29与实施例1的区别在于：抗静电填料中各组分按重量百分比计为下表。
实施例30-33与实施例1的区别在于：第一助剂中各组分按重量百分比计为下表。
对比例
对比例1与实施例1的区别在于：喷塑材料中未加入抗静电填料；
对比例2与实施例1的区别在于：喷塑材料中的塑料粉末采用常用的PVC塑料粉末。
检测方法
抗静电检测
采用电阻率测试仪测试弹簧两端之间的电阻率，结果如下表。
结论：通过上表的数据可以得出，添加有抗静电填料的实施例1、6、7、8、9中的弹簧的电阻率明显低于对比例1中未添加抗静电填料喷塑的弹簧的电阻率，说明当弹簧上产生静电时，添加有抗静电填料的弹簧上的静电容易通过喷塑形成的导电网链结构进行去除。
耐疲劳度检测
将弹簧放在弹簧疲劳试验机中进行检测其到达疲劳程度的压缩次数。弹簧疲劳试验机采用济南美特斯测试技术有限公司。
实施例 疲劳次数(万)
实施例1 25
实施例6 24
实施例7 25
实施例8 28
实施例9 27
对比例2 11
结论：通过以上数据的可以得出，实施例1、6、7、8、9中的弹簧疲劳测试中的压缩次数远大于对比例2中的弹簧的压缩次数，说明改进后的塑料粉末喷塑后使得弹簧的疲劳度得到较大的提高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种弹簧生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：拉丝，将弹簧原料拉拔成长条状金属条；
S2：淬火，将金属条放置在900-950℃下进行淬火处理；
S3：回火，将淬火后的的金属条在450-460℃下进行回火处理；
S3：卷簧，将金属条弯曲成弹簧；
S4：回火，将弯曲后的弹簧再次进行回火处理；
S5：抛丸，将回火后的弹簧进行抛丸表面处理；
S6：立定处理，将抛丸后的弹簧压缩至工作压并高度3-5次；
S7：喷塑，将立定处理后的弹簧表面喷覆一层保护层。
2.根据权利要求1所述的一种弹簧生产工艺，其特征在于：所述步骤S1中弹簧原料中各元素组分的含量按重量百分比分别为：
C：0.5-0.7％、Si：1.0-2.0％、Mn：0.1-1.0％、Cr：0.1-1.0％、P：0.01-0.035％、S：0.01-0.035％，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种弹簧生产工艺，其特征在于：所述抛丸处理过程中使用的抛丸材料使用铸钢丸，铸钢丸的粒径控制在0.3-0.5mm，抛丸的速度控制在80-100m/s。
4.根据权利要求1所述的一种弹簧生产工艺，其特征在于：所述步骤S7喷塑过程中喷覆材料包括以下重量份数的组分：
塑料粉末 100-150份；
碳纤维 25-50份；
抗静电填料 5-8份。
5.根据权利要求1所述的一种弹簧生产工艺，其特征在于：所述塑料粉末包括以下重量百分比的组分：
6.根据权利要求1所述的一种弹簧生产工艺，其特征在于：所述抗静电填料包括以下重量百分比的组分：
石墨粉末 60-70％；
镀覆金属镍的空心玻璃微珠 20-30％；
炭黑 8-10％。
7.根据权利要求1所述的一种弹簧生产工艺，其特征在于：所述步骤S7喷塑过程包括以下步骤：
步骤(1)：前处理，先将待喷塑的弹簧进行用第一助剂进行浸泡处理，浸泡5-10min，浸泡完再用清水进行冲洗烘干；
步骤(2)：磷化处理，将步骤(1)中的弹簧浸入磷化液中浸泡5-15min，控制磷化液的温度为50-75℃，磷化完成后再用清水冲洗弹簧，并烘干；
步骤(3)：静电喷涂，将步骤(2)中生成磷化层的弹簧表面用静电均匀地将喷塑材料喷涂到弹簧表面，再用弱风吹去弹簧表面多余的喷塑材料；
步骤(4)：高温固化，将步骤(3)中喷覆喷塑材料后的弹簧送入高温固化炉，控制高温固化炉内的温度为180-200℃，弹簧在该温度下保温10-20min，保温结束后再自然冷却得到成品弹簧。
8.根据权利要求7所述的一种弹簧生产工艺，其特征在于：所述第一助剂包括以下重量份数的组分：
碳酸钠 40-60份；
椰子油脂肪酸二乙醇酰胺 10-15份；
快速渗透剂T 3-5份。
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Pledgee: Shaoxing Bank Co.,Ltd. Zhuji sub branch

Pledgor: ZHEJIANG FUCHUN SPRING Co.,Ltd.

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