CN111014524B - 一种高应力弹簧制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高应力弹簧制造工艺，包括以下步骤：弹簧原材料通过卷簧设备绕制成半成品弹簧，对半成品弹簧的自由长度进行检查筛选；对筛选合格的半成品弹簧进行第一次回火；将半成品弹簧通过夹持弹簧的工装放置到交变磁场中感应淬火后在淬火油中迅速冷却；对经过油淬火后的弹簧进行清洗、干燥处理并进行第二次回火；对弹簧进行磨削、倒角以及抛丸处理；对抛丸处理后的弹簧进行热定型处理；对热定型处理后的弹簧进行第二次检查筛选并对筛选出的合格品做浸油处理。本发明在高应力弹簧制造过程中有效减少了不合格弹簧产品的流出，在有效解决产能低、废品率高、弹簧易变形等问题的同时提高了生产效率，提高了弹簧的疲劳寿命。

Description

一种高应力弹簧制造工艺
技术领域
本发明涉及弹簧的制造技术领域，具体涉及一种高应力弹簧的制造工艺。
背景技术
随着汽车国六排放标准的执行，以及汽车行业的激烈竞争，未来弹簧向高应力、轻量化方向发展势头不可逆转，对于弹簧轻量化、洁净度以及疲劳寿命的要求也变得更高，尤其针对高应力弹簧，需要更高等级的材料和工艺来满足其高疲劳寿命的要求。
目前通用的高应力弹簧的制造工艺存在以下问题：首先，现有制造工艺没有弹簧自由长度检测筛选步骤，导致不合格的半成品弹簧流入后续的制造过程，增加了制造成本；其次，应力优化工序通常采用传统的箱式淬火处理将弹簧集中加工，存在产能低、废品率高、弹簧易变形的问题；另外，现有制造工艺中对弹簧只进行两次抛丸处理，大节距弹簧在抛丸过程中极易出现弹簧缠绕在一起使弹簧无法进行充分的抛丸的情况；这些问题都大大影响了高应力弹簧的生产效率和疲劳寿命。
发明内容
为了解决现有高应力弹簧制造工艺中，无弹簧自由长度检测筛选步骤、应力优化工序通常采用传统的箱式淬火处理将弹簧集中加工以及对弹簧只进行一次抛丸处理导致的弹簧产能低、废品率高、弹簧易变形以及疲劳寿命短的问题，需要在高应力弹簧制造工艺中增加弹簧自由长度检测筛选步骤，采用能够提高弹簧合格率的淬火设备，以及提高大节距弹簧的抛丸效果。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高应力弹簧制造工艺，包括以下步骤：
S1.将弹簧原材料通过卷簧设备绕制成半成品弹簧，对半成品弹簧的自由长度进行检查并筛选；
S2.对筛选合格的弹簧进行第一次回火；
S3.将弹簧通过淬火架放置到交变磁场中淬火并在淬火油中迅速冷却；
S4.对经过淬火后的弹簧进行清洗、干燥处理并进行第二次回火；
S5.对弹簧进行磨削、倒角以及抛丸处理；
S6.对抛丸处理后的弹簧进行热定型处理；
S7.对热定型处理后的弹簧进行第二次检查筛选并对检查筛选出的合格品做浸油处理。
优选地，所述卷簧设备的出料口设置有对半成品弹簧的自由长度进行检查筛选的自动检测装置。
进一步地，所述自动检测装置为长度非接触测量装置，包括光源发射装置、反射面板以及数据传输装置。
进一步地，所述第一次回火的温度为400±10℃，回火时间为60±5分钟,第二次回火温度为380℃-420℃，回火时间为50-70分钟。
进一步地，所述弹簧在淬火油中的冷却时间为6-10秒。
进一步地，所述弹簧清洗的温度为40℃-70℃，清洗时间8-10分钟，干燥温度为80℃-100℃，干燥时间3-5分钟。
优选地，对于大节距弹簧，所述抛丸处理包括采用0.7mm钢丸进行加工的第一次和第二次抛丸处理以及采用0.4mm钢丸进行加工的第三次抛丸处理，对于小节距弹簧只进行第一次和第二次抛丸处理。由以上技术方案可知本发明通过在卷簧设备出料口增加一个弹簧自由长度自动检测装置，对弹簧的自由长度进行检测并筛选，有效避免了不合格产品流入后续制造过程，增加制造成本；同时采用通过式高频感应淬火设备对弹簧进行淬火处理，在解决产能低、废品率高、弹簧易变形等问题的同时提高了生产效率；并针对大节距弹簧增加一次采用0.7mm钢丸的抛丸处理，有效改善了大节距弹簧抛丸不充分的问题。
附图说明
图1为本发明所述高应力弹簧制造工艺的步骤流程图；
图2为本发明中自动检测装置的示意图；
图3为本发明中淬火架的结构示意图；
图4为本发明淬步骤的原理示意图。
图中：1、光源发射装置；2、反射面板；3、淬火架；4、凹槽；5、管道；6、陶瓷工装。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种优选实施方式做详细的说明。
如图1所示，一种高应力弹簧制造工艺，包括以下步骤：
S1.弹簧原材料通过卷簧设备绕制成半成品弹簧，对半成品弹簧的自由长度进行检查筛选；
S2.对筛选合格的弹簧进行第一次回火；
S3.将弹簧通过夹持弹簧的工装放置到交变磁场中感应淬火后在淬火油中迅速冷却；
S4.对经过油淬火后的弹簧进行清洗、干燥处理并进行第二次回火；
S5.对弹簧进行磨削、倒角以及抛丸处理；
S6.对抛丸处理后的弹簧进行热定型处理；
S7.对热定型处理后的弹簧进行第二次检查筛选并对检查筛选出的合格品做浸油处理。
在具体的加工过程中，若弹簧自由长度过长，通过磨削将弹簧磨到所需高度时就会出现弹簧磨面角度过大、弹簧端头厚度过小的问题，若弹簧自由长度过短，则无法通过磨削将弹簧磨到所需的自由高度或者出现弹簧磨面角度过小不符合要求的情况，本优选实施例所述卷簧设备的出料口设置有对半成品弹簧的自由长度进行检查筛选的自动检测装置，能够对产出的弹簧的自由长度进行检测风险。
本优选实施例所述第一次回火的温度为400±10℃,回火时间为60±5分钟，第二次回火温度为380℃-420℃，回火时间为50-70分钟。
如图2所示，本优选实施例所述自动检测装置为利用反射式光学投影原理制成的长度非接触测量装置，包括光源发射装置1和反射面板2，在具体的使用中，待检测弹簧经过光源发射装置和反射面板之间，通过光源发射装置发出的光线经过被测物体再传送至反射面板；再由反射面板将测量信息反馈至设备处理中心，设备处理中心对测量结果进行判断，合格弹簧正常流出，不合格弹簧从报废通道流出，若废品率较高，该检测装置能够自动进行长度微调，保证合格率。
本优选实施所述例淬火处理采用的是通过式高频感应淬火设备，其原理为：感应加热表面淬火是利用电磁感应的原理，使零件在交变磁场中切割磁感应线，在表面产生感应电流，又根据交流电的集肤效应，以涡流形式将零件表面快速加热，而后急冷的淬火工艺。能够对产品单独进行加工、监控、筛选，加工一组产品只需要5秒时间，一组产品为5-8个弹簧。相对于传统箱式炉淬火工艺，本发明极大的提升了生产效率和产品的合格率。
如图3和4所示，所述弹簧放置在淬火架3上，在交变磁场中经过3-5秒时间被迅速加热至750℃-870℃，本优选实施例所述淬火架包括用于放置弹簧的凹槽4以及与所述凹槽相连接的管道5，为了防止淬火架在高温下变形，工作时冷却水通过管道不断的流入，起着冷却的作用；所述淬火架下方设置有能够通过自转带动淬火架旋转的陶瓷工装6，保证弹簧能够均匀受热。
弹簧在淬火过程中，本优选实施例所述弹簧在淬火油中进行6-10秒的冷却,淬火的时间过长或过短都会使弹簧出现变形和裂纹。
本优选实施例所述弹簧清洗的温度为40℃-70℃，清洗时间8-10分钟，干燥温度为80℃-100℃，干燥时间3-5分钟，用于充分清洗弹簧经淬火处理残留在表面的淬火油。
在具体的使用中，锈蚀会显著降低弹簧的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏弹簧的几何形状，增加磨损，缩短设备的使用寿命，本发明采用含蜡DW30X型号防锈油对加工好的弹簧做浸油处理，防止弹簧锈蚀，增加弹簧的使用寿命。
抛丸处理能够使零件避免表面残留较高的张应力，产生压应力而提高其疲劳强度。本优选实施例所述弹簧的节距若大于等于线径则为大节距弹簧，反之则为小节距弹簧，大节距弹簧在抛丸过程中极易出现弹簧缠绕在一起的情况，弹簧无法进行充分的抛丸将影响弹簧的疲劳寿命，针对于大节距弹簧的抛丸处理包括采用0.7mm钢丸进行加工的第一次和第二次抛丸处理以及采用0.4mm钢丸进行加工的第三次抛丸处理，而对于小节距弹簧则只需进行第一次和第二次抛丸处理，有效改善了抛丸不充分的问题。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种高应力弹簧制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将弹簧原材料通过卷簧设备绕制成半成品弹簧，对半成品弹簧的自由长度进行检查并筛选；
S2.对筛选合格的弹簧进行第一次回火；
S3.将弹簧通过淬火架放置到交变磁场中淬火并在淬火油中迅速冷却；
S4.对经过淬火后的弹簧进行清洗、干燥处理并进行第二次回火；
S5.对弹簧进行磨削、倒角以及抛丸处理；
S6.对抛丸处理后的弹簧进行热定型处理；
S7.对热定型处理后的弹簧进行第二次检查筛选并对检查筛选出的合格品做浸油处理；
所述弹簧放置在淬火架上，在交变磁场中经过3-5秒时间被迅速加热至750℃-870℃，所述淬火架包括用于放置弹簧的凹槽以及与所述凹槽相连接的管道，工作时冷却水通过管道不断的流入，所述淬火架下方设置有能够通过自转带动淬火架旋转的陶瓷工装；
所述第一次回火的温度为400±10℃，回火时间为60±5分钟,第二次回火温度为380℃-420℃，回火时间为50-70分钟；
所述弹簧在淬火油中的冷却时间为6-10秒；
对于大节距弹簧，所述抛丸处理包括采用0.7mm钢丸进行加工的第一次和第二次抛丸处理以及采用0.4mm钢丸进行加工的第三次抛丸处理，对于小节距弹簧只进行第一次和第二次抛丸处理。
2.根据权利要求1所述的一种高应力弹簧制造工艺，其特征在于，所述卷簧设备的出料口设置有对半成品弹簧的自由长度进行检查筛选的自动检测装置。
3.根据权利要求1所述的一种高应力弹簧制造工艺，其特征在于，自动检测装置为长度非接触测量装置，包括光源发射装置、反射面板以及数据传输装置。
4.根据权利要求1所述的一种高应力弹簧制造工艺，其特征在于，所述弹簧清洗的温度为40℃-70℃，清洗时间8-10分钟，干燥温度为80℃-100℃，干燥时间3-5分钟。
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