CN111774822B - 一种热卷弹簧芯轴的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热卷弹簧芯轴的加工工艺，包括以下步骤：步骤S1：材料的选择；选择H13热作模具钢作为弹簧芯轴绕卷部，选择普钢作为弹簧芯轴连接部；步骤S2：粗加工；步骤S3：弹簧芯轴绕卷部退火处理；步骤S4：热处理；步骤S5：第一次精加工；步骤S6：弹簧芯轴绕卷部和弹簧芯轴连接部焊接；步骤S7：焊接消除应力处理；步骤S8：第二次精加工。本发明使弹簧芯轴的质量得到保证，取得了较好的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及热卷弹簧卷簧芯轴制造工艺技术领域，特别涉及一种热卷弹簧芯轴的加工工艺。
背景技术
目前，公知的热卷弹簧均为有芯卷绕成型，弹簧经加热后在自动卷簧机上按工艺选定尺寸芯轴和程序进行绕制生产，芯轴材质通常有Q235、45钢、T8、 W18Cr4V1等，芯轴结构有实心的、有热轧无缝钢管组焊的，为提高芯轴使用寿命有在芯轴表面涂抗氧化防脱碳涂料的、有将芯轴加工成中空式通水冷却的，也有不做如何保护的，但无论如何组合，对生产旋绕比C≤3.5和高径比b ＞5.4的，芯轴的使用寿命都不足2500件，就需要调整或更换芯轴，在生产过程中要密切关注弹簧表面质量，稍不注意就可能出现弹簧内表面划伤，直接影响弹簧的使用寿命。
为了解决现生产小旋绕比和大高径比弹簧用户一次要求提供几千件弹簧和有的用户要求弹簧尺寸精度较高的实际问题，我们充分分析了现生产过程所暴露出的问题和问题的集中点，发现就是弹簧芯轴有问题，无论是实心的、还是热轧无缝钢管组焊成中空式通水冷却的，使用一段时间后，在端尖偏心夹紧处和尾端收头处总会出现凹坑，凹坑达到一定深度时，在反向旋转脱簧时，就容易造成弹簧内表面划伤，如加大冷却水流量，又容易造成弹簧内表面热处理淬火质量在弹簧内径和芯轴外径接触处金相组织和硬度不达标。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种热卷弹簧芯轴的加工工艺。
本发明所采用的技术方案如下：
一种热卷弹簧芯轴的加工工艺，包括以下步骤：
步骤S1：材料的选择；选择H13热作模具钢作为弹簧芯轴绕卷部，选择普钢作为弹簧芯轴连接部；
步骤S2：粗加工；锯除毛坯多余部分、铣毛坯的端面、钻中心孔和粗车外圆；
步骤S3：弹簧芯轴绕卷部退火处理；加热温度为860℃～890℃，保温时间120min；冷却方式为随炉冷却，随炉降温到740℃～760℃等温4h，后随炉冷却到200℃后出炉；退火后，弹簧芯轴绕卷部的硬度为HRC30～33；
步骤S4：热处理；淬火和高温回火；淬火前进行两次预热，第一次预热温度为600～650℃，时间为60min；第二次预热温度为800～850℃，时间为 80min；淬火工艺：加热温度为1020℃～1050℃，到温后保温60min，淬火介质为油冷，弹簧芯轴绕卷部和弹簧芯轴连接部自身温度200℃从淬火介质中取出，淬火硬度均＞HRC58；回火工艺：当弹簧芯轴绕卷部的硬度和弹簧芯轴连接部的硬度要求为HRC48～HRC52，回火温度为530℃～560℃，到温后保温120min；当弹簧芯轴绕卷部的硬度和弹簧芯轴连接部的硬度要求为 HRC47～HRC49，回火温度560～580℃，到温后保温120min；
步骤S5：第一次精加工；弹簧芯轴绕卷部的一端加工出定位凹槽，弹簧芯轴连接部的一端加工出定位凸出部；
步骤S6：连接弹簧芯轴绕卷部和弹簧芯轴连接部；定位凹槽和定位凸出部扣合，将弹簧芯轴绕卷部和弹簧芯轴连接部连接；弹簧芯轴绕卷部加热压入弹簧芯轴连接部；弹簧芯轴绕卷部和弹簧芯轴连接部的连接处焊接；焊接的坡口形状为U型焊口；
步骤S7：焊接消除应力处理；对U型焊口进行焊接消除应力处理；
步骤S8：第二次精加工；精磨弹簧芯轴绕卷部的外圆和弹簧芯轴连接部的外圆；粗磨和精磨弹簧绕卷部的外锥面，弹簧绕卷部的磨削锥度为0.1/100。
其进一步的技术特征在于：所述弹簧芯轴绕卷部的化学成分如下：C： 0.4％、Si：0.9％、Mn:0.35％、Cr：5.0％、V：1.0％、Mo:1.3％、Fe：90％。
其进一步的技术特征在于：弹簧芯轴连接部的化学成分如下：硫、磷含量分别在0.035％～0.05％范围内、碳含量在0.06％～0.38％范围内。
其进一步的技术特征在于：在步骤S5中，弹簧芯轴绕卷部的另一端加工出多个卡爪定位孔；弹簧芯轴连接部的另一端加工出螺栓固定孔。
其进一步的技术特征在于：所述弹簧芯轴绕卷部为实心或空心。
其进一步的技术特征在于：所述弹簧芯轴连接部为实心或空心。
本发明的有益效果如下：
1、本发明利用H13钢进行替代原弹簧芯轴的材质，充分利用H13钢的特性和优点，H13钢具有高的淬透性和抗热裂能力，该钢含有较高的碳和钒，耐磨性好，具有良好的耐热性，在较高温度时具有良好的强度和硬度，高的耐磨性和韧性，优良的综合力学性能和较高的抗回火稳定性。保证了弹簧的产品质量，并大大提高了生产效率。
2、本发明只在卷簧长度尺寸选用H13钢，而其它部位选用普钢，最大限度的发挥H13钢的特性，通过实践达到了我们的预期目标，使产品质量得到保证，取得了较好的经济效益。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为弹簧芯轴绕卷部退火处理的曲线图。
图3为淬火处理的曲线图。
图4为回火处理的曲线图。
图5为实施例1的主视图。
图6为图5中N向的示意图。
图7为图5中P向的示意图。
图8为实施例2的主视图。
图9为图8中N向的示意图。
图10为图8中P向的示意图。
具体实施方式
关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明，此外，在全部实施例中，相同的附图标号表示相同的元件。
下面结合附图，说明本实施例的具体实施方式。
实施例1：
图1为本发明的工艺流程图，图2为弹簧芯轴绕卷部退火处理的曲线图，图3为淬火处理的曲线图，图4为回火处理的曲线图，图5为实施例1的主视图，图6为图5中N向的示意图，图7为图5中P向的示意图。结合图1～图 7，一种热卷弹簧芯轴的加工工艺，包括以下步骤：
步骤S1：材料的选择。选择H13热作模具钢作为弹簧芯轴绕卷部，选择普钢作为弹簧芯轴连接部。弹簧芯轴绕卷部的化学成分如下：C：0.4％、Si： 0.9％、Mn:0.35％、Cr：5.0％、V：1.0％、Mo:1.3％、Fe：90％。弹簧芯轴连接部的化学成分如下：硫、磷含量分别在0.035％～0.05％、碳含量在0.06％～ 0.38％范围内。
步骤S2：粗加工。锯除毛坯多余部分、铣毛坯的端面、钻中心孔和粗车外圆。目的：切除大部分余量，接近终形尺寸，只留少量余量，及时发现缺陷。
步骤S3：弹簧芯轴绕卷部退火处理；加热温度为860℃，保温时间120min；冷却方式为随炉冷却，随炉降温到740℃等温4h，后随炉冷却到200℃后出炉；退火后，弹簧芯轴绕卷部的硬度为HRC30。目的：消除锻造应力，细化晶粒，使金属组织均匀化，以利于切削。
步骤S4：热处理；淬火和高温回火；淬火前进行两次预热，第一次预热温度为600℃，时间为60min；第二次预热温度为800℃，时间为80min；淬火工艺：加热温度为1020℃，到温后保温60min，淬火介质为油冷，弹簧芯轴绕卷部和弹簧芯轴连接部自身温度200℃从淬火介质中取出，弹簧芯轴绕卷部的淬火硬度和弹簧芯轴连接部的淬火硬度均为HRC60；回火工艺：当弹簧芯轴绕卷部的硬度和弹簧芯轴连接部的硬度要求为HRC48，回火温度为530℃，到温后保温120min。高温回火过程中在淬火马氏体基体上弥散析出产生两次硬化现象。
步骤S5：第一次精加工。弹簧芯轴绕卷部的一端加工出定位凹槽，弹簧芯轴绕卷部的另一端加工出多个卡爪定位孔，其目的就是要求操作者在使用过程中，经常更换卡爪定位孔，不会因为始终用一个卡爪定位孔而出现卡爪定位孔磨损的现象，达到延长弹簧芯轴绕卷部的使用寿命的目的。弹簧芯轴连接部的一端加工出定位凸出部，弹簧芯轴连接部的另一端加工出螺栓固定孔。
步骤S6：连接弹簧芯轴绕卷部和弹簧芯轴连接部。定位凹槽和定位凸出部扣合，将弹簧芯轴绕卷部和弹簧芯轴连接部连接。弹簧芯轴绕卷部加热压入弹簧芯轴连接部。弹簧芯轴绕卷部和弹簧芯轴连接部的连接处焊接。焊接的坡口形状为U型焊口。
步骤S7：焊接消除应力处理。对U型焊口进行焊接消除应力处理。
步骤S8：第二次精加工。精磨弹簧芯轴绕卷部的外圆和弹簧芯轴连接部的外圆。粗磨和精磨弹簧绕卷部的外锥面，弹簧绕卷部的磨削锥度为0.1/100。主要目的是为了脱簧时能顺利，保证弹簧没有变形。
本实施例中，弹簧芯轴绕卷部和弹簧芯轴连接部均为实心。弹簧芯轴绕卷部的长度为弹簧卷绕预制高度的基础上增加30mm。
实施例2：
图1为本发明的工艺流程图，图2为退火处理的曲线图，图3为淬火处理的曲线图，图4为回火处理的曲线图，图8为实施例2的主视图，图9为图8 中N向的示意图，图10为图8中P向的示意图。结合图1～图4、图8～图10，一种热卷弹簧芯轴的加工工艺，包括以下步骤：
步骤S1：材料的选择。选择H13热作模具钢作为弹簧芯轴绕卷部，选择普钢作为弹簧芯轴连接部。弹簧芯轴绕卷部的化学成分如下：C：0.4％、Si： 0.9％、Mn:0.35％、Cr：5.0％、V：1.0％、Mo:1.3％、Fe：90％。弹簧芯轴连接部的化学成分如下：硫、磷含量分别在0.035％～0.05％、碳含量在0.06％～ 0.38％范围内。
步骤S2：粗加工。锯除毛坯多余部分、铣毛坯的端面、钻中心孔和粗车外圆。目的：切除大部分余量，接近终形尺寸，只留少量余量，及时发现缺陷。
步骤S3：弹簧芯轴绕卷部退火处理；加热温度为890℃，保温时间120min；冷却方式为随炉冷却，随炉降温到760℃等温4h，后随炉冷却到200℃后出炉；退火后，弹簧芯轴绕卷部的硬度为HRC33。目的：消除锻造应力，细化晶粒，使金属组织均匀化，以利于切削。
步骤S4：热处理；淬火和高温回火；淬火前进行两次预热，第一次预热温度为650℃，时间为60min；第二次预热温度为850℃，时间为80min；淬火工艺：加热温度为1050℃，到温后保温60min，淬火介质为油冷，弹簧芯轴绕卷部和弹簧芯轴连接部自身温度200℃从淬火介质中取出，淬火硬度均为HRC66；回火工艺：当弹簧芯轴绕卷部的硬度和弹簧芯轴连接部的硬度要求为 HRC49，回火温度580℃，到温后保温120min。高温回火过程中在淬火马氏体基体上弥散析出产生两次硬化现象。
步骤S5：第一次精加工。弹簧芯轴绕卷部的一端加工出定位凹槽，弹簧芯轴连接部的一端加工出定位凸出部。
步骤S6：连接弹簧芯轴绕卷部和弹簧芯轴连接部。定位凹槽和定位凸出部扣合，将弹簧芯轴绕卷部和弹簧芯轴连接部连接。弹簧芯轴绕卷部加热压入弹簧芯轴连接部。弹簧芯轴绕卷部和弹簧芯轴连接部的连接处焊接。焊接的坡口形状为U型焊口。
步骤S7：焊接消除应力处理。对U型焊口进行焊接消除应力处理。
步骤S8：第二次精加工。精磨弹簧芯轴绕卷部的外圆和弹簧芯轴连接部的外圆。粗磨和精磨弹簧绕卷部的外锥面，弹簧绕卷部的磨削锥度为0.1/100。主要目的是为了脱簧时能顺利，保证弹簧没有变形。
本实施例中，弹簧芯轴绕卷部和弹簧芯轴连接部均为空心。弹簧芯轴绕卷部的长度为弹簧卷绕预制高度的基础上增加30mm。
本发明打破了传统的热卷弹簧芯轴所选用的材质和结构形式，利用H13 钢进行替代原弹簧芯轴的材质，充分利用H13钢的特性和优点，H13钢具有高的淬透性和抗热裂能力，该钢含有较高的碳和钒，耐磨性好，具有良好的耐热性，在较高温度时具有良好的强度和硬度，高的耐磨性和韧性，优良的综合力学性能和较高的抗回火稳定性。保证了弹簧的产品质量，并大大提高了生产效率。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。
Claims (6)
1.一种热卷弹簧芯轴的加工工艺，其特征在于包括以下步骤：
步骤S1：材料的选择；选择H13热作模具钢作为弹簧芯轴绕卷部，选择普钢作为弹簧芯轴连接部；
步骤S2：粗加工；锯除毛坯多余部分、铣毛坯的端面、钻中心孔和粗车外圆；
步骤S3：弹簧芯轴绕卷部退火处理；加热温度为860℃～890℃，保温时间120min；冷却方式为随炉冷却，随炉降温到740℃～760℃等温4h，后随炉冷却到200℃后出炉；退火后，弹簧芯轴绕卷部的硬度为HRC30～33；
步骤S4：热处理；淬火和高温回火；淬火前进行两次预热，第一次预热温度为600～650℃，时间为60min；第二次预热温度为800～850℃，时间为80min；淬火工艺：加热温度为1020℃～1050℃，到温后保温60min，淬火介质为油冷，弹簧芯轴绕卷部和弹簧芯轴连接部自身温度200℃从淬火介质中取出，淬火硬度均＞HRC58；回火工艺：当弹簧芯轴绕卷部的硬度和弹簧芯轴连接部的硬度要求为HRC48～HRC52，回火温度为530℃～560℃，到温后保温120min；当弹簧芯轴绕卷部的硬度和弹簧芯轴连接部的硬度要求为HRC47～HRC49，回火温度560～580℃，到温后保温120min；
步骤S5：第一次精加工；弹簧芯轴绕卷部的一端加工出定位凹槽，弹簧芯轴连接部的一端加工出定位凸出部；
步骤S6：连接弹簧芯轴绕卷部和弹簧芯轴连接部；定位凹槽和定位凸出部扣合，将弹簧芯轴绕卷部和弹簧芯轴连接部连接；弹簧芯轴绕卷部加热压入弹簧芯轴连接部；弹簧芯轴绕卷部和弹簧芯轴连接部的连接处焊接；焊接的坡口形状为U型焊口；
步骤S7：焊接消除应力处理；对U型焊口进行焊接消除应力处理；
步骤S8：第二次精加工；精磨弹簧芯轴绕卷部的外圆和弹簧芯轴连接部的外圆；粗磨和精磨弹簧绕卷部的外锥面，弹簧绕卷部的磨削锥度为0.1/100。
2.根据权利要求1所述的热卷弹簧芯轴的加工工艺，其特征在于：所述弹簧芯轴绕卷部的化学成分如下：C：0.4％、Si：0.9％、Mn:0.35％、Cr：5.0％、V：1.0％、Mo:1.3％、Fe：90％。
3.根据权利要求1所述的热卷弹簧芯轴的加工工艺，其特征在于：弹簧芯轴连接部的化学成分如下：硫、磷含量分别在0.035％～0.05％范围内、碳含量在0.06％～0.38％范围内。
4.根据权利要求1所述的热卷弹簧芯轴的加工工艺，其特征在于：在步骤S5中，弹簧芯轴绕卷部的另一端加工出多个卡爪定位孔；弹簧芯轴连接部的另一端加工出螺栓固定孔。
5.根据权利要求1所述的热卷弹簧芯轴的加工工艺，其特征在于：所述弹簧芯轴绕卷部为实心或空心。
6.根据权利要求1所述的热卷弹簧芯轴的加工工艺，其特征在于：所述弹簧芯轴连接部为实心或空心。
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