CN113481360A - 一种弹簧钢丝热油快速时效方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种弹簧钢丝热油快速时效方法，包括以下步骤：S1：时效处理前清洗掉材料表面杂质，并进行干燥处理；S2：将上述S1得到的材料置于油温为T的油槽内，放置t时间，其中120℃≤T≤130℃，8h≤t≤14h；S3：清洗掉上述S2时效处理后材料表面杂质，并进行干燥处理，本发明还提供了一种热油快速时效的装置，包括时效油槽以及加热油槽，所述时效油槽底端侧壁通过油泵与加热油槽相连，且加热油槽顶端侧壁通过输油管与时效油槽相连通。本发明通过设定合理的时效温度和时间，在大幅度增加线材抗拉强度的同时，适当提升线材弹性极限，并控制线材的塑形和韧性下降在可控范围内，以满足产品的使用性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及精密弹簧线材生产技术领域，具体涉及一种用于弹簧钢丝热油快速时效方法及装置。
背景技术
在精密弹簧线材生产行业中，线材在冷拉成型后，或在绕簧后，由于在变形过程中，线材内部组织沿着变形方向发生了纤维状形变，剧烈的形变，不但产生了大量的位错与位错线，而刃型位错附近经常会吸附大量的异类溶质原子，比如硅、锰原子，形成了柯氏气团，强烈的阻碍金属内原子进行滑移，产生了较大的内应力；或是线材在库中长时间放置时，可能会有形变马氏体发生脱溶，导致了体积膨胀。因此后续在对线材绕簧后，产生局部胀大，使得形状发生了改变，造成环径大小不一，导致弹簧有的位置抗拉强度、弹性极限达不到产品的性能要求，而此时又无法返工，重新投料，造成损失。而时效处理恰好可以解决此类问题。
热处理是机械制造过程中的重要工艺之一，与其他冷加工工艺相比，热处理工艺是最容易忽视的一环，行业历来重冷轻热，以为通过挤压，折弯，剪切，拉拔，轧制等成型加工方式，做成产品即可。却忽视了热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，获得或改善工件的各种有益的力学性能和硬度，其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。因此要使得线材及成品具有所需要的力学性能和硬度，除合理选用材料和各种成型工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。为了消除弹簧加工产生的内应力，需要对弹簧线材进行时效处理，时效处理包括自然时效和人工时效，自然时效是将工件放在室外等自然条件下，使工件内部应力自然释放；人工时效就是将工件通过一定的加温和冷却使工件内部的应力得到释放，组织稳定。二者相比，自然时效较稳定但是周期长，人工时效时间短效率高，但是相比自然时效应力释放不彻底，材料性能提升不明显，因此需要设计一种适用于高碳钢线材的快速时效方法。
发明内容
本发明通过对人工时效过程中的时间和油温进行合理设置，来实现快速消除工件内部应力，改善工件力学性能，以满足产品的使用性能要求。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种弹簧钢丝热油快速时效方法，包括以下步骤：
S1：时效处理前清洗掉材料表面杂质，并进行干燥处理；
S2：将上述S1得到的材料置于油温为T的油槽内，放置t时间，其中120℃≤T≤130℃，8h≤t≤14h；
S3：清洗掉上述S2时效处理后材料表面杂质，并进行干燥处理。
一种采用上述的快速时效方法进行热油快速时效的装置，包括时效油槽以及加热油槽，所述时效油槽底端侧壁通过油泵与加热油槽相连，且加热油槽顶端侧壁通过输油管与时效油槽相连通。
由以上技术方案可知，本发明具有如下有益效果：通过设定合理的时效温度和时间，在大幅度增加线材抗拉强度的同时，适当提升线材弹性极限，并控制线材的塑形和韧性下降在可控范围内，以满足产品的使用性能要求。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明抗拉强度增加量-油温-时间关系图；
图3为本发明弹性极限增加量-油温-时间关系图；
图4为本发明延伸率减少量-油温-时间关系图；
图5为本发明折弯角度减少量-油温-时间关系图；
图6为时效油槽和加热油槽的结构示意图。
图中：10、时效油槽；11、上盖；20、加热油槽；21、输油管；22、加热器；30、油泵；40、热电偶。
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作详细的说明。
实施例：
一种弹簧钢丝热油快速时效方法，参照图1，包括以下步骤：
S1：时效处理前清洗掉材料表面杂质，并进行干燥处理；
S2：将上述S1得到的材料置于油温为T的油槽内，放置t时间，其中120℃≤T≤130℃，8h≤t≤14h；
S3：清洗掉上述S2时效处理后材料表面杂质，并进行干燥处理，本发明在时效处理前对工件表面的浮尘，油污及其他污染物质进行清洗，保证时效油的纯净性，避免杂质对时效油槽内的油液造成污染，影响油的运动粘度，防止油的流动变慢，达不到最佳时效效果，而后将工件置于油温处于120℃-130℃的时效油槽内，放置时间为8h-14h，以达到消除工件内部残余应力，改善工件力学性能的目的，同时，在时效处理结束后，再次对工件表面的浮油及其它污物进行清洗，以免影响后续加工质量和效果。
作为本发明优选的技术方案，所述S1和S3中的材料清洗包括先进行清洁剂清洗、后进行清水清洗的工序，由此，在S1步骤中，清水清洗的工序可将工件表面的残留的清洁剂清除，防止清洁剂进入到时效油中，使油变性，影响时效效果；在步骤S3中，清水清洗的工序可防止清洁剂残留在工件表面，影响后续加工质量和效果。
进一步的，在步骤S1和S3中，干燥处理采用热风机烘干处理，其中在S1中，热风烘干可避免清洗后残留的水，进入时效油槽内，防止水分影响到时效效果；在步骤S3中，避免清洗后的水滞留在工件上，在工件表面生锈，从而降低产品力学性能和外观质量。
作为本发明优选的技术方案，在S2中油槽的油温通过热电偶进行测量，通过设置的热电偶可对油槽内油温进行监测，以保证时效温度稳定在120℃-130℃之间。
本发明还提供了一种利用上述快速时效方法进行快速时效的装置，参照图6，包括时效油槽10以及加热油槽20，且时效油槽底端侧壁通过油泵30与加热油槽相连，具体的，该油泵设置在靠近加热油槽处的地面，由此可将时效油槽内的时效油泵入加热油槽内，相应的，加热油槽顶端侧壁通过输油管21与时效油槽相连通，具体的，在实际的加工生产过程中，加热油槽高于时效油槽设置，加热后的热油通过输油管流至时效油槽内，而时效油槽内的油液可通过油泵抽至加热油槽内，这样一来，可实现整个油液在时效油槽和加热油槽之间的循环利用。
进一步的，在所述加热油槽内设有加热器22，由此可防止加热器与时效油槽处于同一个槽内，避免危险的发生；另外防止时效处理时间长了，其他污物进入加热油槽内，污染加热器，影响加热效果；同时时效油槽内没有加热器，便于吊放产品和清理槽底油泥等污物。
作为本发明优选的技术方案，所述时效油槽的上盖11中心位置以及四周侧壁均设有用于测量油温的热电偶40，该热电偶的存在用于实时监测时效油槽内油温，确保时效处理温度处于设置的范围。
为验证上述时效方法的有效性，现采用实验方法进行验证，实验过程中采用SWRH72A作为原材料，经拉拔、轧制和轻拉后得到高碳钢线材，其具体成分如下：
表1
生产所用的规格及其力学性能范围对比如下：
表2
而后，通过控制时效油温和时效时间对上述高碳钢线材进行时效处理，并对时效处理后的线材的主要力学性能参数(如抗拉强度、弹性极限、延伸率、折弯角度)的变化量进行测量，由此反应时效油温和时效时间对该高碳钢线材力学性能的影响。
实验数据如下：
表3
结合上述实施例得到如图2-5所示的力学性能参数-油温-时间的关系图，通过上述实施例1-30和图2，可知在低温(110℃及以下)时，抗拉强度增加量随着时效时间的增加而增加，在120℃时，开始时抗拉强度增量随着时效时间的延长而增加，但在20h处，出现拐点，即抗拉强度增量开始下降；在130℃和140℃时，抗拉强度增量的拐点提前到14h和11h，说明出现了过时效，抗拉强度增量反而减小.
结合实施例1-30和图3可知，在120℃以下时，弹性极限增加量随着时效时间的增加而增加，但在130℃和140℃时，开始时弹性极限增加量随着时效时间的延长而增加，但在14小时处出现拐点，即弹性极限增加量开始下降，说明出现了过时效。
结合实施例1-30和图4可知，在低温(110℃以下)时，时效时间低于11h时，延伸率减少量变化不明显，但当时效时间大于11h后，延伸率减少量开始显著增加，但随着时效时间大于17h后，延伸率减少量变化复而呈现变化不明显的趋势；时效温度在120℃及以上时，随着时效时间的增加，初始阶段材料的延伸率减少量随时效时间的延长而增加，但当时效时间大于14h后，延伸率减少量呈现变化不明显的趋势。
结合实施例1-30和图5可知，在时效温度一定的情况下，线材折弯角度减少量随时效时间的延长呈现出先增加后下降的趋势，并在时效实现为11h-14h的区间内呈现稳定的趋势。
时效强化的实质是：从过饱和的固溶体中析出许多非常细小的沉淀物颗粒，一般是金属化合物，该金属化合物弥散分布在基体中形成沉淀相，沉淀相能有效阻止晶界和位错的运动，从而提高材料强度。
由上述实验可知，本次SWRH72A高碳钢弹簧线材采用时效温度为120℃-130℃，时效时间为8h-14h，大约增加了100MPa的抗拉强度，同时弹性极限也有所提升，塑形和韧性有略微下降，但在可控要求范围内，达到了产品图纸的使用要求。经上述时效方法处理后的成品力学性能如下表：
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 (7)
1.一种弹簧钢丝热油快速时效方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：时效处理前清洗掉材料表面杂质，并进行干燥处理；
S2：将上述S1得到的材料置于油温为T的油槽内，放置t时间，其中120℃≤T≤130℃，8h≤t≤14h；
S3：清洗掉上述S2时效处理后材料表面杂质，并进行干燥处理。
2.根据权利要求1所述的热油快速时效方法，其特征在于，所述S1和S3中的材料清洗包括先进行清洁剂清洗、后进行清水清洗的工序。
3.根据权利要求2所述的热油快速时效方法，其特征在于，所述S1和S3中干燥处理采用热风机烘干处理。
4.根据权利要求1所述的热油快速时效方法，其特征在于，所述S2中油槽的油温通过热电偶进行测量。
5.一种采用权利要求1-4任一项所述的快速时效方法进行热油快速时效的装置，其特征在于，包括时效油槽(10)以及加热油槽(20)，所述时效油槽底端侧壁通过油泵(30)与加热油槽相连，且加热油槽顶端侧壁通过输油管(21)与时效油槽相连通。
6.根据权利要求5所述的热油快速时效的装置，其特征在于，所述加热油槽(20)内设有加热器(22)。
7.根据权利要求5所述的热油快速时效的装置，其特征在于，所述时效油槽(10)的上盖(11)中心位置以及四周侧壁均设有用于测量油温的热电偶(40)。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: No.76, Tieshan Middle Road, economic and Technological Development Zone, Dalian City, Liaoning Province Applicant after: Dalian Lianhuan New Material Technology Co.,Ltd. Address before: No.76, Tieshan Middle Road, economic and Technological Development Zone, Dalian City, Liaoning Province Applicant before: DALIAN HUANXIN PRECISION SPECIAL STEEL CO.,LTD. |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211008 |