CN111118255A - 一种汽车安全带卷簧用精密钢带的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车安全带卷簧用精密钢带的加工方法，包括酸洗、分剪、抛光、淬火、抛光、轧制、分条、压边。本发明的优点是：通过本发明制得的汽车安全带卷簧，品质较好，先经过热处理提升卷簧的力学性能，再进一步通过轧制加工将材料的抗拉性能提高，从而提高卷簧的力矩、疲劳寿命，本发明提供的加工方法突破了行业以往先进行热处理提升性能后再加工，在保证品质的同时极大的将材料的机械性能加强，有利于汽车安全带卷簧领域的发展。

Description

一种汽车安全带卷簧用精密钢带的加工方法
技术领域
本发明涉及一种汽车安全带卷簧钢带的加工方法，特别涉及一种汽车安全带卷簧用精密钢带的加工方法。
背景技术
随着社会经济的快速发展，汽车的使用数量越来越多，从而带动了汽车配件行业的发展。安全带是汽车上不可缺少的零配件之一。发达国家在1960年开始强制安装和使用汽车安全带，而我国在1989年才开始生产汽车安全带，安全带卷簧作为汽车安全带上的重要零件，成为安全带卷收器性能好坏的重要因素。目前，我国汽车安全带卷簧生产的主要问题是疲劳寿命不定，疲劳寿命在一万次至五万次之间，国外安全带卷簧的疲劳寿命却至少为五万次以上，因此改进汽车安全带卷簧的疲劳寿命刻不容缓。公开号为CN107385330A的中国发明公开了一种汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢的生产工艺，生产工艺包括:100t UHP电炉、LF、VD真空炉、五机五流连铸、冷却、加热炉、轧制、冷却、冷轧、热处理；其中热处理包括:淬火温度850-910℃，保温15-60min，油冷至室温；回火温度400-460℃，保温40-90min，空冷至室温，该发明通过淬火和回火工艺来确保钢材的组织构成和性能，但针对碳素钢钢带的加工还稍显不足，不能够改善其弹性性能和疲劳寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车安全带卷簧用精密钢带的加工方法，能够有效解决碳素钢钢带制造安全带卷簧时抗拉强度低，力矩不够，疲劳寿命不足的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
(1)酸洗，所述酸洗用的酸液浓度在15度至25度，酸液的浓度在15-25 度之间；
(2)分剪，所述分剪所得的钢带的宽度为成品钢带宽度的35-45倍；
(3)抛光；
(4)淬火：将抛光后的钢带在淬火炉中加热至800℃-980℃，在淬火介质中淬火并保温15-30min后冷却至室温；所述淬火介质温度400℃-600℃，钢带的牵引速度为1-2m/min；
(5)抛光；
(6)轧制：将抛光后的卷簧钢带进行轧制，轧制速度为80m/min-200m/min、道次5次-10次、压下比5％-30％；
(7)分条，即将轧制后的钢带沿纵向分割为多个宽度等于安全带弹簧宽度的钢带；
(8)压边，在分条后或分条的同时，对分割后的钢带进行压边，去除钢带边缘的毛刺。
进一步的，通过所述步骤(4)后的碳素钢的显微组织中的细珠光体含量不少于90％，能够保证碳素钢在淬火处理后硬度得到提升，理化性能好。
优选的，所述步骤(4)中淬火炉加热温度为850℃，淬火介质的温度为480℃，在淬火介质中的保温时间为20min。
进一步的，所述步骤(6)中的轧制速度为180m/min、道次8次、压下比 10％。
优选的，所述步骤(1)进一步包括：剥壳，使带钢表面氧化皮疏松；将带钢投入酸槽，所述酸槽温度在30℃-50℃；酸洗完成后对钢带表面冲水，冲掉钢带表面残留酸液；进入刷料机，刷掉钢带表面反应后的残留物；进入中和池，中和池的PH在值6至8之间；所述步骤(1)中的酸液为盐酸。
优选的，所述步骤(4)中的淬火介质为铅铋合金熔液，。
进一步的，所述碳素钢各元素质量百分比为：C:0.8156％，S:0.0022％， Si:0.204％，Mn:0.385％，P:0.0133％，Cr:0.0932％，Ni:0.0154％，Cu:0.0114， Mo:0.0019％，Fe:余量。
与现有技术相比，本发明的优点是：
通过本发明制得的汽车安全带卷簧，品质较好，先经过热处理提升卷簧的力学性能，再进一步通过轧制加工将材料的抗拉性能提高，从而提高卷簧的力矩、疲劳寿命，本发明提供的加工方法突破了行业以往先进行热处理提升性能后再加工，在保证品质的同时极大的将材料的机械性能加强，有利于汽车安全带卷簧领域的发展。
附图说明
图1为本发明中实施例一的金相组织图；
图2为本发明中实施例二的金相组织图；
图3为本发明中实施例三的金相组织图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明一种汽车安全带卷簧用精密钢带的加工方法的实施例一，包括以下步骤：原料采用SAE1078碳素钢，该碳素钢中各元素质量百分比为：C:0.8156％， S:0.0022％，Si:0.204％，Mn:0.385％，P:0.0133％，Cr:0.0932％，Ni:0.0154％， Cu:0.0114，Mo:0.0019％，Fe:余量。
(1)酸洗，先将碳素钢进行剥壳，使钢带表面氧化皮疏松，更容易对钢带表面的锈蚀、磨损进行去除；后将钢带投入酸槽，与盐酸反应，盐酸的浓度为 15度，酸槽的温度为30度，盐酸在酸洗中的应用更加广泛，且价格较硫酸低，酸洗的时间为10min；酸洗结束后需要用水冲洗干净钢带表面的盐酸残液；进入刷料机，刷掉钢带表面酸洗反应后的残留物；进入中和池，中和池的PH值在 6-8之间，能够保护钢带表面不生锈；表面钝化处理后烘干，上卷取机将钢带卷取成卷筒状，便于运输至后续工段进行加工；
(2)分剪，将钢带放入分剪机进行分剪，分剪所得的钢带的宽度为成品钢带宽度的35倍；
(3)抛光，对分剪后的钢带进行抛光，平整表面并去除分剪产生的毛刺；
(4)淬火：将抛光后的钢带在淬火炉中加热至840℃，480℃的铅铋合金熔液中淬火并保温15min后取出冷却至室温，通过在铅铋合金熔液保温一段时间后，能够消除淬火中钢材产生的应力，使金相组织在保温时间内进行转化，来提高材料的性能；其中淬火时，钢带的牵引速度为3m/min，如图1所示，金相组织为回火细珠光体组织，少量渗碳体，淬火完成后碳素钢的显微组织中细珠光体的含量为90％，硬度得到提高能够达到38HRC，抗拉强度达到1150MPa；
(5)抛光，对淬火后的钢带进一步抛光，使加热过程中产生的氧化铁皮脱落；
(6)轧制：将抛光后的卷簧钢带进行轧制，轧制可以为一次轧制，也可以为多次轧制，在本实施例中轧制速度为80m/min、道次5次、压下比5％，在经过淬火初步提高钢带的硬度后，通过轧制进一步加强钢带的机械性能，抗拉强度达到1750Mpa以上。
(7)分条，即将轧制后的钢带沿纵向分割为多个宽度等于安全带弹簧宽度的钢带，即分剪所得的钢带宽度为分条后的45倍，具体的，在本实施例中，分条后钢带宽度为6-10mm；
(8)压边，在分条后或分条的同时，利用压边设备对分割后的钢带进行压边，去除钢带边缘的毛刺。
(9)包装，将压边后的钢带进行上卷、包装、进仓，得到安全带用钢带产品。
本发明一种汽车安全带卷簧用精密钢带的加工方法的实施例二，包括以下步骤：原料与实施例一中相同；
(1)酸洗，先将碳素钢进行剥壳，使钢带表面氧化皮疏松，更容易对钢带表面的锈蚀、磨损进行去除；后将钢带投入酸槽，与盐酸反应，盐酸的浓度为 20度，酸槽的温度为40度，盐酸在酸洗中的应用更加广泛，且价格较硫酸低，酸洗的时间为10min；酸洗结束后需要用水冲洗干净钢带表面的盐酸残液；进入刷料机，刷掉钢带表面酸洗反应后的残留物；进入中和池，中和池的PH值在 6-8之间，能够保护钢带表面不生锈；上卷取机将钢带卷取成卷筒状，便于运输至后续工段进行加工；
(2)分剪，将钢带放入分剪机进行分剪，分剪所得的钢带的宽度为成品钢带宽度的40倍；
(3)抛光，对分剪后的钢带进行抛光，平整表面并去除分剪产生的毛刺；
(4)淬火：将抛光后的钢带在淬火炉中加热至840℃，460℃的铅铋合金熔液中淬火并保温25min后取出冷却至室温，通过在铅铋合金熔液保温一段时间后，能够消除淬火中钢材产生的应力，使金相组织在保温时间内进行转化，来提高材料的性能，降低脆性增加拉伸强度；其中淬火时，钢带的牵引速度为 2.5m/min，如图2所示，金相组织为屈氏体和细珠光体组织，淬火完成后碳素钢的显微组织中细珠光体的含量为90％，硬度得到提高能够达到39HRC.，抗拉强度达到1230Mpa；
(5)抛光，对淬火后的钢带进一步抛光，使加热过程中产生的氧化铁皮脱落；
(6)轧制：将抛光后的卷簧钢带进行轧制，轧制可以为一次轧制，也可以为多次轧制，在本实施例中轧制速度为150m/min、道次8次、压下比15％，在经过淬火初步提高钢带的硬度后，通过轧制进一步加强钢带的机械性能，抗拉强度达到1830Mpa以上；
(7)分条，即将轧制后的钢带沿纵向分割为多个宽度等于安全带弹簧宽度的钢带，即分剪所得的钢带宽度为分条后的45倍，具体的，在本实施例中，分条后钢带宽度为6-10mm；
(8)压边，在分条后或分条的同时，利用压边设备对分割后的钢带进行压边，去除钢带边缘的毛刺。
(9)包装，将压边后的钢带进行上卷、包装、进仓，得到安全带用钢带产品。
本发明一种汽车安全带卷簧用精密钢带的加工方法的实施例三，包括以下步骤：原料与实施例一中相同；
(1)酸洗，先将碳素钢进行剥壳，使钢带表面氧化皮疏松，更容易对钢带表面的锈蚀、磨损进行去除；后将钢带投入酸槽，与盐酸反应，盐酸的浓度在为25度，酸槽的温度为50度，盐酸在酸洗中的应用更加广泛，且价格较硫酸低，酸洗的时间为10min；酸洗结束后需要用水冲洗干净钢带表面的盐酸残液；进入刷料机，刷掉钢带表面酸洗反应后的残留物；进入中和池，中和池的PH值在6-8之间，能够保护钢带表面不生锈；上卷取机将钢带卷取成卷筒状，便于运输至后续工段进行加工；
(2)分剪，将钢带放入分剪机进行分剪，分剪所得的钢带的宽度为成品钢带宽度的45倍；
(3)抛光，对分剪后的钢带进行抛光，平整表面并去除分剪产生的毛刺；
(4)淬火：将抛光后的钢带在淬火炉中加热至840℃，440℃的铅铋合金熔液中淬火并保温30min后取出冷却至室温，通过在铅铋合金熔液保温一段时间后，能够消除淬火中钢材产生的应力，使金相组织在保温时间内进行转化，来提高材料的性能；其中淬火时，钢带的牵引速度为2.3m/min，如图3所示，金相组织为回火屈氏体，少量渗碳体，淬火完成后碳素钢的显微组织中回火屈氏体的含量为90％，硬度得到提高能够达到40.3HRC，抗拉强度达到1300MPa；
(5)抛光，对淬火后的钢带进一步抛光，使加热过程中产生的氧化铁皮脱落；
(6)轧制：将抛光后的卷簧钢带进行轧制，轧制可以为一次轧制，也可以为多次轧制，在本实施例中轧制速度为200m/min、道次10次、压下比20％，在经过淬火初步提高钢带的硬度后，通过轧制进一步加强钢带的机械性能，抗拉强度达到2000Mpa以上；
(7)分条，即将轧制后的钢带沿纵向分割为多个宽度等于安全带弹簧宽度的钢带，即分剪所得的钢带宽度为分条后的45倍，具体的，在本实施例中，分条后钢带宽度为6-10mm；
(8)压边，在分条后或分条的同时，利用压边设备对分割后的钢带进行压边，去除钢带边缘的毛刺。
(9)包装，将压边后的钢带进行上卷、包装、进仓，得到安全带用钢带产品。
分别用各实施例相同材质的碳素钢片进行处理，然后按照YB/T 4635-2017 的方法测试得碳素钢的力学性能，测试结果如表1所示：
表1碳素钢片的力学性能
项目 抗拉强度R<sub>m</sub>(MPa) 断后伸长率(％) 疲劳寿命/万次
实施例一 1750 4％ 5以上
实施例二 1830 4％ 5以上
实施例三 2000 3.5％ 6以上
由表1可知，本发明制得的钢带品质好，疲劳寿命长，能够广泛应用于汽车安全带卷簧制造领域，相比于传统工艺还有如下优点：
(1)在没有分剪前进行宽带酸洗，提高了酸洗的效率；
(2)传统工艺是在分条后进行抛光，本发明先对宽带进行抛光后分条，提高了生产的效率；
(3)传统工艺需要进行多次退火增加钢带的机械性能，但通过本发明的工艺改进可省去多次退火步骤，节约成本并缩短了生产周期；
(4)传统工艺是在分条成安全带宽度后淬火，每根安全带卷簧的硬度会有差异，而本发明是宽带淬火，保证了同一根钢带上安全带卷簧硬度基本一致，有利于保证产品品质的稳定性。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
尽管本文较多地使用了酸洗、分剪、分条、压边等术语，但不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地解释和描述本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种汽车安全带卷簧用精密钢带的加工方法，包括如下步骤：
(1)酸洗，所述酸洗用的酸液浓度在15度至25度；
(2)分剪，所述分剪所得的钢带的宽度为成品钢带宽度的35-45倍；
(3)抛光；
(4)淬火：将抛光后的钢带在淬火炉中加热至800℃-980℃，在淬火介质中淬火并保温15-30min后冷却至室温；所述淬火介质温度400℃-600℃，钢带的牵引速度为1-2m/min；
(5)抛光；
(6)轧制：将抛光后的卷簧钢带进行轧制，轧制速度为80m/min-200m/min、道次5次-10次、压下比5％-20％；
(7)分条，即将轧制后的钢带沿纵向分割为多个宽度等于安全带弹簧宽度的钢带；
(8)压边，在分条后或分条的同时，对分割后的钢带进行压边，去除钢带边缘的毛刺。
2.如权利要求1所述的汽车安全带卷簧用精密钢带的加工方法，其特征在于：通过所述步骤(4)后的碳素钢的显微组织中的细珠光体含量不少于90％。
3.如权利要求1或2所述的汽车安全带卷簧用精密钢带的加工方法，其特征在于：所述步骤(4)中淬火炉加热温度为850℃，淬火介质的温度为480℃，在淬火介质中的保温时间为20min。
4.如权利要求1或2所述的汽车安全带卷簧用精密钢带的加工方法，其特征在于：所述步骤(6)中的轧制速度为180m/min、道次8次、压下比10％。
5.如权利要求3所述的汽车安全带卷簧用精密钢带的加工方法，其特征在于：所述步骤(6)中的轧制速度为180m/min、道次8次、压下比10％。
6.如权利要求1或2所述的汽车安全带卷簧用精密钢带的加工方法，其特征在于：所述步骤(1)进一步包括：剥壳，使带钢表面氧化皮疏松；将带钢投入酸槽，所述酸槽温度在30℃-50℃；酸洗完成后对钢带表面冲水，冲掉钢带表面残留酸液；进入刷料机，刷掉钢带表面反应后的残留物；进入中和池，中和池的PH在值6至8之间；所述步骤(1)中的酸液为盐酸。
7.如权利要求3所述的汽车安全带卷簧用精密钢带的加工方法，其特征在于：所述步骤(1)进一步包括：剥壳，使带钢表面氧化皮疏松；将带钢投入酸槽，所述酸槽温度在30℃-50℃；酸洗完成后对钢带表面冲水，冲掉钢带表面残留酸液；进入刷料机，刷掉钢带表面反应后的残留物；进入中和池，中和池的PH在值6至8之间；所述步骤(1)中的酸液为盐酸。
8.如权利要求1或2所述的汽车安全带卷簧用精密钢带的加工方法，其特征在于：所述步骤(4)中的淬火介质为铅铋合金熔液。
9.如权利要求3所述的汽车安全带卷簧用精密钢带的加工方法，其特征在于：所述步骤(4)中的淬火介质为铅铋合金熔液。
10.如权利要求1或2所述的汽车安全带卷簧用精密钢带的加工方法，其特征在于：所述碳素钢各元素质量百分比为：C:0.8156％，S:0.0022％，Si:0.204％，Mn:0.385％，P:0.0133％，Cr:0.0932％，Ni:0.0154％，Cu:0.0114，Mo:0.0019％，Fe:余量。
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