CN110064896B - 一种平面涡卷弹簧的制备方法 - Google Patents

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Abstract

发明公开了一种平面涡卷弹簧的制备方法，包括有钢材制备、磷化拉丝、单面锯平、折弯、初卷成型、退火、精卷整形、切总长、钻孔、热处理定型、机械实验、表面磷化等，制备过程简单易实现，制备时钢带不容易形变或损坏，工艺中采用真空双室淬火炉，自动化程度高，人为干预少，工业淬火时间短，制备的产品无脱碳，无变形，温度均衡，金相组织稳定，制作完成后的平面涡卷弹簧扭矩输出稳定。

Description

一种平面涡卷弹簧的制备方法
技术领域
发明涉及平面涡卷弹簧加工技术领域，具体涉及一种平面涡卷弹簧的制备方法。
背景技术
一种由60Si2CrVA材质厚7mm宽30mm的钢带卷绕制成的平面涡卷弹簧，展开长度为9800mm，共十二又八分之三圈，其一端进行折弯作为固定部即用于固定平面涡卷弹簧的中心，位于最外圈的另一端开有安装口，由于卷绕的圈数较多、结构相对复杂，制备难，在制备过程中易出现形变损坏，制成后出扭矩输出不稳定等问题，所以在制备时需要按特定的工艺步骤生产，并且制备完成后进行系统的测试；公开号为CN107584055A的中国发明专利公开的一种卷簧制备方法，该种卷簧相对于本发明中的平面涡卷弹簧圈数较少，结构有所不同， 并不能完全适用于本发明中的平面涡卷弹簧的制备。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种平面涡卷弹簧的制备方法，该制备方法可用于制造一种由60Si2CrVA材质厚7mm宽30mm的钢带卷绕制成的平面涡卷弹簧，展开长度为9800mm，共十二又八分之三圈；制备完成后进行系统测试，解决了在制备过程中易出现形变损坏，制成后扭矩输出不稳定等问题。
为实现发明的目的，发明采用以下技术方案，
一种平面涡卷弹簧的制备方法包括如下步骤：
Step1：60Si2CrVA钢材质制备，轧成厚度为7mm，宽度为30mm的钢带A；
Step2：将钢带A磷化拉丝，拉丝表面不允许有裂纹、折叠、凹坑、划痕、毛刺表面缺陷，拉丝后原材料应垂直、均匀，无明显的凹凸波浪形状，制成钢带B;
Step3：将钢带B的单头端面用锯床锯平，端面四周倒角，不允许有凹坑、毛刺表面缺陷，制成钢带C；
Step4：钢带C锯平端折弯180°，将钢带C锯平一端固定在弯折夹具上，将锯平一端加热处理，加热后，折弯大约120°，取下钢带C，在冲床上冲压至180°，制成钢带D；
Step5：将钢带D折弯180°的一端继续折弯90°，将钢带D折弯端安装在弯折夹具上，对折弯180°后靠近端部与端部贴合处进行热加处理，转动夹具弯折90°, 制成钢带E；
Step6：初卷成型，通过钢筋弯曲机，将钢带E5折弯的一端固定在中心位置，对钢带E5另一端进行限位，开动钢筋弯曲机1在固定的圆形空间内对钢带E5进行初卷，初卷圈数共十二又八分之五圈，得到卷簧A；
Step7：将卷簧A进行退火，得到卷簧B，退火温度650度，保温2个小时，通保护气氛甲醇，随炉冷却；
Step8：将卷簧B精卷成型，在卷簧B最外圈端部处加工出卡槽，用铁丝扎紧并固定；卷簧B圈与圈之间垫2毫米橡皮，将卷簧B中心旋转绕紧到适当的位置，并保持一定时间，得到卷簧C；
Step9：将卷簧C切总长，将卷簧C最外圈的一端切平，切平处应平直，无弯头、翻边、凹坑；得到卷圈数共十二又八分之三圈，展开长度为9800mm的卷簧D；
Step10：将卷簧D最外圈的一端进行钻孔得到卷簧E，方便安装及机械实验的固定；
Step11：将卷簧E热处理定型，首先将卷簧E固定在夹模上，放入真空双室淬火炉进行淬火，在真空的状态下完成淬火，淬火完成后在放入井式炉进行回火，回火温度400°至440°， 得到卷簧F；
Step12：对卷簧F进行机械实验，检验不同形变对应扭矩是否符合规定；
Step13：将卷簧F表面进行磷化处理，得到最终卷簧G；
进一步的，所述的一种平面涡卷弹簧的制备方法的Step1中60Si2CrVA钢材质制备包括：配料、电炉炼钢、电渣重熔、开坯、剥皮探伤、热轧、酸洗、精整成型、退火、抛光10个步骤；
进一步的，所述的一种平面涡卷弹簧的制备方法的Step7中随炉冷却时温度降至500度以下，关闭甲醇通入。
进一步的，所述的一种平面涡卷弹簧的制备方法的Step8，将卷簧B精卷成型，在卷簧B最外圈端部加工出卡槽，用铁丝扎紧并固定，卷簧B圈与圈之间垫2毫米橡皮，将卷簧B中心旋转绕紧到适当的位置，并保持5-10分钟时间，得到卷簧C；
进一步的，所述的Step11中在进行淬火时，将卷簧E加热至900°并保持2小时，然后放入淬火油中10分钟，淬火油温为20°，完成淬火。
进一步的，所述的一种平面涡卷弹簧的制备方法的Step12具体步骤为，首先对卷簧F中心固定，另一端施加拉力，拉紧角为900°的情况下保持12小时；然后，在拉紧角110°至675°之间扭转，获得数据，数据与标准值进行对比，误差范围为标准值的-8%至12%；
最后进行包装，对每个卷簧圈与圈之间垫好橡皮，单独包装，包装前进行防锈处理，包装好后装箱，箱内衬以防震材料。
本发明与现有技术相比，发明具有以下有益效果：
针对一种由60Si2CrVA材质厚7mm宽30mm的钢带卷绕制成的平面涡卷弹簧，
展开长度为9800mm，共十二又八分之三圈，设计特定的制备方法工序，制备过程简单易实现，制备时钢带不容易形变或损坏，工艺中采用真空双室淬火炉，自动化程度高，人为干预少，工业淬火时间短，制备的产品无脱碳，无变形，温度均衡，金相组织稳定，制作完成后的平面涡卷弹簧扭矩输出稳定。
附图说明
图1为采用本发明一种平面涡卷弹簧的制备方法制备出的平面涡卷弹簧的结构示意图；
图2为发明一种平面涡卷弹簧的制备方法工艺流程图；
图3为钢带D；
图4是发明一种平面涡卷弹簧的制备方法的钢带E5；
图5是为发明一种平面涡卷弹簧的制备方法在Step6初卷成型时具体实施方式示意图；
图6为发明一种平面涡卷弹簧的制备方法在Step12将卷簧E热处理定型时，将卷簧E固定在夹模上盖的示意图；
图7为发明一种平面涡卷弹簧的制备方法在Step12将卷簧E热处理定型时，将卷簧E固定在夹模上的具体实施方式。
图中：钢筋弯曲机-1、滚轮-2、卡轴-3、转盘-4、钢带E-5、中心轴-6、固定孔-7、卷簧E-8、上盖-9、下盖-10、螺栓-11。
具体实施方式
下面将结合发明实施例中的附图； 对发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述；
如图1所示，是本制备方法制备的一种由60Si2CrVA材质厚7mm宽30mm的钢
带卷绕制成的平面涡卷弹簧的结构示意图，展开长度为9800mm，共十二又八分之三圈；
实施例一
一种平面涡卷弹簧的制备方法包括如下步骤：
Step1：60Si2CrVA钢材质制备，60Si2CrVA钢材质制备包括：配料、电炉炼钢、电渣重熔、开坯、剥皮探伤、热轧、酸洗、精整成型、退火、抛光10个步骤；
然后轧成厚度为7mm，宽度为30mm的钢带A；
Step2：将钢带A磷化拉丝，拉丝表面不允许有裂纹、折叠、凹坑、划痕、毛刺表面缺陷，拉丝后原材料应垂直、均匀，无明显的凹凸波浪形状，制成钢带B;
Step3：将钢带B的单头端面用锯床锯平，端面四周倒角，不允许有凹坑、毛刺表面缺陷，制成钢带C；
Step4：钢带C锯平端折弯180°，将钢带C锯平一端固定在弯折夹具上，将锯平一端加热处理，加热后，折弯大约120°，取下钢带C，在冲床上冲压至180°，制成如图2所示的钢带D；
Step5：将钢带D折弯180°的一端继续折弯90°，将钢带D折弯端安装在弯折夹具上，对折弯180°后靠近端部与端部贴合处进行热加处理，转动夹具弯折90°, 制成如图3所示的钢带E5；
Step6：初卷成型，通过钢筋弯曲机，将钢带E5折弯的一端固定在中心位置，对钢带E5另一端进行限位，开动钢筋弯曲机1在固定的圆形空间内对钢带E5进行初卷，初卷圈数共十二又八分之五圈，得到卷簧A；
Step7：将卷簧A进行退火，得到卷簧B，退火温度650度，保温2个小时，通保护气氛甲醇，随炉冷却，随炉冷却时温度降至500度，关闭甲醇通入；
Step8：将卷簧B精卷成型，在卷簧B最外圈端部处加工出卡槽，用铁丝扎紧并固定；卷簧B圈与圈之间垫2毫米橡皮，将卷簧B中心旋转绕紧到适当的位置，并保持5分钟时间，得到卷簧C；
Step9：将卷簧C切总长，将卷簧C最外圈的一端切平，切平处应平直，无弯头、翻边、凹坑；得到卷圈数共十二又八分之三圈，展开长度为9800mm的卷簧D；
Step10：将卷簧D最外圈的一端进行钻孔得到卷簧E8，方便安装及机械实验的固定;
Step11：将卷簧E8热处理定型，首先将卷簧E8固定在夹模上，放入真空双室淬火炉进行淬火，在真空的状态下完成淬火，淬火时，将卷簧E8加热至900°并保持2小时，然后放入淬火油中10分钟，淬火油温为20°，淬火完成后在放入井式炉进行回火，回火温度400°， 得到卷簧F；
Step12：对卷簧F进行机械实验，检验不同形变对应扭矩是否符合规定, 在进行机械实验时：
首先对卷簧F中心固定，另一端施加拉力，拉紧角为900°的情况下保持12小时；然后，拉紧角为110°进行扭转，测得扭矩为32.6N.m，标准扭矩为35.4N.m，误差为标准扭矩的-8%；
Step13：将卷簧E表面进行磷化处理，得到最终卷簧G；
实施例二
一种平面涡卷弹簧的制备方法包括如下步骤：
Step1：60Si2CrVA钢材质制备，60Si2CrVA钢材质制备包括：配料、电炉炼钢、电渣重熔、开坯、剥皮探伤、热轧、酸洗、精整成型、退火、抛光10个步骤；
然后轧成厚度为7mm，宽度为30mm的钢带A；
Step2：将钢带A磷化拉丝，拉丝表面不允许有裂纹、折叠、凹坑、划痕、毛刺表面缺陷，拉丝后原材料应垂直、均匀，无明显的凹凸波浪形状，制成钢带B;
Step3：将钢带B的单头端面用锯床锯平，端面四周倒角，不允许有凹坑、毛刺表面缺陷，制成钢带C；
Step4：钢带C锯平端折弯180°，将钢带C锯平一端固定在弯折夹具上，将锯平一端加热处理，加热后，折弯大约120°，取下钢带C，在冲床上冲压至180°，制成如图2所示的钢带D；
Step5：将钢带D折弯180°的一端继续折弯90°，将钢带D折弯端安装在弯折夹具上，对折弯180°后靠近端部与端部贴合处进行热加处理，转动夹具弯折90°, 制成如图3所示的钢带E5；
Step6：初卷成型，通过钢筋弯曲机，将钢带E5折弯的一端固定在中心位置，对钢带E5另一端进行限位，开动钢筋弯曲机1在固定的圆形空间内对钢带E5进行初卷，初卷圈数共十二又八分之五圈，得到卷簧A；
Step7：将卷簧A进行退火，得到卷簧B，退火温度650度，保温2个小时，通保护气氛甲醇，随炉冷却，随炉冷却时温度降至490度，关闭甲醇通入；
Step8：将卷簧B精卷成型，在卷簧B最外圈端部处加工出卡槽，用铁丝扎紧并固定；卷簧B圈与圈之间垫2毫米橡皮，将卷簧B中心旋转绕紧到适当的位置，并保持5-10分钟时间，得到卷簧C；
Step9：将卷簧C切总长，将卷簧C最外圈的一端切平，切平处应平直，无弯头、翻边、凹坑；得到卷圈数共十二又八分之三圈，展开长度为9800mm的卷簧D；
Step10：将卷簧D最外圈的一端进行钻孔得到卷簧E8，方便安装及机械实验的固定;
Step11：将卷簧E8热处理定型，首先将卷簧E8固定在夹模上，放入真空双室淬火炉进行淬火，在真空的状态下完成淬火，淬火时，将卷簧E8加热至900°并保持2小时，然后放入淬火油中10分钟，淬火油温为20°，淬火完成后在放入井式炉进行回火，回火温度420°， 得到卷簧F；
Step12：对卷簧F进行机械实验，检验不同形变对应扭矩是否符合规定, 在进行机械实验时：
首先对卷簧F中心固定，另一端施加拉力，拉紧角为900°的情况下保持12小时；然后，拉紧角为584°进行扭转，测得扭矩为203N.m，标准扭矩为188N.m，误差为标准扭矩的8%；
Step13：将卷簧E表面进行磷化处理，得到最终卷簧G；
实施例三
一种平面涡卷弹簧的制备方法包括如下步骤：
Step1：60Si2CrVA钢材质制备，60Si2CrVA钢材质制备包括：配料、电炉炼钢、电渣重熔、开坯、剥皮探伤、热轧、酸洗、精整成型、退火、抛光10个步骤；
然后轧成厚度为7mm，宽度为30mm的钢带A；
Step2：将钢带A磷化拉丝，拉丝表面不允许有裂纹、折叠、凹坑、划痕、毛刺表面缺陷，拉丝后原材料应垂直、均匀，无明显的凹凸波浪形状，制成钢带B;
Step3：将钢带B的单头端面用锯床锯平，端面四周倒角，不允许有凹坑、毛刺表面缺陷，制成钢带C；
Step4：钢带C锯平端折弯180°，将钢带C锯平一端固定在弯折夹具上，将锯平一端加热处理，加热后，折弯大约120°，取下钢带C，在冲床上冲压至180°，制成如图2所示的钢带D；
Step5：将钢带D折弯180°的一端继续折弯90°，将钢带D折弯端安装在弯折夹具上，对折弯180°后靠近端部与端部贴合处进行热加处理，转动夹具弯折90°, 制成如图3所示的钢带E5；
Step6：初卷成型，通过钢筋弯曲机1，将钢带E5折弯的一端固定在中心位置，对钢带E5另一端进行限位，开动钢筋弯曲机在固定的圆形空间内对钢带进行初卷，初卷圈数共十二又八分之五圈，得到卷簧A；
Step7：将卷簧A进行退火，得到卷簧B，退火温度650度，保温2个小时，通保护气氛甲醇，随炉冷却，随炉冷却时温度降至480度，关闭甲醇通入；
Step8：将卷簧B精卷成型，在卷簧B最外圈端部处加工出卡槽，用铁丝扎紧并固定；卷簧B圈与圈之间垫2毫米橡皮，将卷簧B中心旋转绕紧到适当的位置，并保持10分钟时间，得到卷簧C；
Step9：将卷簧C切总长，将卷簧C最外圈的一端切平，切平处应平直，无弯头、翻边、凹坑；得到卷圈数共十二又八分之三圈，展开长度为9800mm的卷簧D；
Step10：将卷簧D最外圈的一端进行钻孔得到卷簧E8，方便安装及机械实验的固定;
Step11：将卷簧E8热处理定型，首先将卷簧E8固定在夹模上，放入真空双室淬火炉进行淬火，在真空的状态下完成淬火，淬火时，将卷簧E8加热至900°并保持2小时，然后放入淬火油中10分钟，淬火油温为20°，淬火完成后在放入井式炉进行回火，回火温度440°， 得到卷簧F；
Step12：对卷簧F进行机械实验，检验不同形变对应扭矩是否符合规定, 在进行机械实验时：
首先对卷簧F中心固定，另一端施加拉力，拉紧角为900°的情况下保持12小时；然后，拉紧角为675°进行扭转，测得扭矩为243N.m，标准扭矩为217N.m，误差为标准扭矩的12%；
Step13：将卷簧E表面进行磷化处理，得到最终卷簧G；
如图4所示，上述实施例中，一种平面涡卷弹簧的制备方法在Step6初卷成型时，在钢筋弯曲机1上安装转盘4，转盘4的中心焊接有卡轴3，在转盘周围安装多个滚轮2形成固定的圆形空间，将钢带E5折弯的一端固定在转盘4的中心卡轴3上，对钢带E5另一端进行通过滚轮2进行限位，开动钢筋弯曲机1在多个滚轮2形成固定的圆形空间内对钢带E5进行初卷，初卷圈数共十二又八分之五圈，得到卷簧A；
如图5和图6所示，在上述实施例中，一种平面涡卷弹簧的制备方法在Step11中将卷簧E8热处理定型时，需要特定的夹模上，首先将卷簧E8中心位置固定在夹模上盖9的中心轴6上，在卷簧E8圈的缝隙间均匀插入销钉限位，合上夹模下盖10，使用螺栓11通过上盖9和下盖10上的8个固定孔7将上盖9和下盖10牢牢固定住，进行加热定型处理。

Claims (6)

1.一种平面涡卷弹簧的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
Step1：60Si2CrVA钢材质制备，轧成厚度为7mm，宽度为30mm的钢带A；
Step2：将钢带A磷化拉丝，拉丝表面不允许有裂纹、折叠、凹坑、划痕、毛刺表面缺陷，拉丝后原材料应垂直、均匀，无明显的凹凸波浪形状，制成钢带B;
Step3：将钢带B的单头端面用锯床锯平，端面四周倒角，不允许有凹坑、毛刺表面缺陷，制成钢带C；
Step4：钢带C锯平端折弯180°，将钢带C锯平一端固定在弯折夹具上，将锯平一端加热处理，加热后，折弯大约120°，取下钢带C，在冲床上冲压至180°，制成钢带D；
Step5：将钢带D折弯180°的一端继续折弯90°，将钢带D折弯端安装在弯折夹具上，对折弯180°后靠近端部与端部贴合处进行热加处理，转动夹具弯折90°, 制成钢带E；
Step6：初卷成型，通过钢筋弯曲机，将钢带E5折弯的一端固定在中心位置，对钢带E5另一端进行限位，开动钢筋弯曲机1在固定的圆形空间内对钢带E5进行初卷，初卷圈数共十二又八分之五圈，得到卷簧A；
Step7：将卷簧A进行退火，得到卷簧B，退火温度650度，保温2个小时，通保护气氛甲醇，随炉冷却；
Step8：将卷簧B精卷成型，在卷簧B最外圈端部处加工出卡槽，用铁丝扎紧并固定；卷簧B圈与圈之间垫2毫米橡皮，将卷簧B中心旋转绕紧到适当的位置，并保持一定时间，得到卷簧C；
Step9：将卷簧C切总长，将卷簧C最外圈的一端切平，切平处应平直，无弯头、翻边、凹坑；得到卷圈数共十二又八分之三圈，展开长度为9800mm的卷簧D；
Step10：将卷簧D最外圈的一端进行钻孔得到卷簧E，方便安装及机械实验的固定；
Step11：将卷簧E热处理定型，首先将卷簧E固定在夹模上，放入真空双室淬火炉进行淬火，在真空的状态下完成淬火，淬火完成后在放入井式炉进行回火，回火温度400°至440°，得到卷簧F；
Step12：对卷簧F进行机械实验，检验不同形变对应扭矩是否符合规定；
Step13：将卷簧F表面进行磷化处理，得到最终卷簧G。
2.根据权利 要求1所述的一种平面涡卷弹簧的制备方法，其特征在于：所述的一种平面涡卷弹簧的制备方法的Step1中60Si2CrVA钢材质制备包括：配料、电炉炼钢、电渣重熔、开坯、剥皮探伤、热轧、酸洗、精整成型、退火、抛光10个步骤。
3.根据权利 要求1所述的一种平面涡卷弹簧的制备方法，其特征在于：所述的一种平面涡卷弹簧的制备方法的Step7中随炉冷却时温度降至500度以下，关闭甲醇通入。
4.根据权利 要求1所述的一种平面涡卷弹簧的制备方法，其特征在于：所述的一种平面涡卷弹簧的制备方法的Step8，将卷簧B精卷成型，在卷簧B最外圈端部加工出卡槽，用铁丝扎紧并固定，卷簧B圈与圈之间垫2毫米橡皮，将卷簧B中心旋转绕紧到适当的位置，并保持5-10分钟时间，得到卷簧C。
5.根据权利 要求1所述的一种平面涡卷弹簧的制备方法，其特征在于：所述的Step11中在进行淬火时，将卷簧E加热至900°并保持2小时，然后放入淬火油中10分钟，淬火油温为20°，完成淬火。
6.根据权利 要求1所述的一种平面涡卷弹簧的制备方法，其特征在于：所述的一种平面涡卷弹簧的制备方法的Step12具体步骤为，首先对卷簧F中心固定，另一端施加拉力，拉紧角为900°的情况下保持12小时；然后，在拉紧角110°至675°之间扭转，获得数据，数据与标准值进行对比，误差范围为标准值的-8%至12%。
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