CN113862435B - 一种适用于高强度异型弹簧钢丝的制备工艺 - Google Patents
一种适用于高强度异型弹簧钢丝的制备工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113862435B CN113862435B CN202111175616.9A CN202111175616A CN113862435B CN 113862435 B CN113862435 B CN 113862435B CN 202111175616 A CN202111175616 A CN 202111175616A CN 113862435 B CN113862435 B CN 113862435B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steel wire
- special
- shaped spring
- spring steel
- finished product
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/26—Methods of annealing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
- B21C37/04—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of bars or wire
- B21C37/047—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of bars or wire of fine wires
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/002—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/008—Heat treatment of ferrous alloys containing Si
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/06—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
- C21D8/065—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/009—Pearlite
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Metal Extraction Processes (AREA)
Abstract
本发明公开一种适用于高强度异型弹簧钢丝的制备工艺,涉及金属制品技术领域。所述工艺是通过以下步骤来实现的:制作模具、选择圆丝、表面处理、圆丝拉拔、过程轧制、低温退火、成品轧制、淬火‑回火热处理、探伤检测。本发明的制备工艺通过对异型弹簧钢丝的成型过程、热处理环节、探伤环节进行了优化和改进,大大提高了异型弹簧钢丝的抗拉强度、抗疲劳性能等综合力学性能,同时能够有效避免钢丝表面被划伤,大大改善异型弹簧钢丝的表面状态、提高表面质量,而且成本低、通用性强,为后续使用高强度异型弹簧钢丝来卷制弹簧的制造企业提供了一种易卷制、品质高、废品少的高强度弹簧钢丝材料。
Description
技术领域
本发明涉及金属制品技术领域,更具体讲涉及一种适用于高强度异型弹簧钢丝的制备工艺。
背景技术
弹簧是制造业中重要的通用零部件,例如高档数控车床、大型模具、精密模具等高精度的机械设备中都离不开力值稳定、抗衰减性好、疲劳性能优良的精密弹簧。而精密弹簧性能的优劣又取决于绕簧材料的质量高低。对于圆柱螺旋压缩弹簧而言,在所占空间相同时,矩形截面、梯形截面或者扁平截面等非圆截面材料比圆截面材料所能吸收的能量更多、刚度更接近于常数,因此模具用弹簧、精密车床用弹簧或者重载荷弹簧均属于非圆截面弹簧,是高端弹簧领域的重要产品类别,其制造加工需要用到非圆截面的异型弹簧钢丝。
目前随着对弹簧应力状态研究的深入,精密机械设备用弹簧呈现高应力、轻型化、高疲劳的特征,弹簧钢丝向异型断面、高强度、高精度方向发展,非圆截面弹簧的应用领域在扩大,要求在提高,对非圆截面的异型弹簧钢丝的表面状态和综合力学性能要求也越来越高:例如图1为高端精密模具用弹簧的代表实例图——精密模具用弹簧主要应用于精密注塑模具、精密五金冲压模具等,此类弹簧截面接近扁平截面;图4为精密车床用弹簧的代表实例图——精密车床用弹簧即螺旋圆柱双旋向弹簧,弹簧横截面为仿梯形,用于取代原有碟簧,主要应用于高端制造领域的精密数控车床。随着非圆截面弹簧弹簧服役应力的不断提升,对非圆截面的异型弹簧钢丝的抗拉强度级别要求也相应提高,所需抗拉强度在1900~2100MPa。但目前工业化应用的异型弹簧钢丝抗拉强度普遍低于1800MPa,在异型弹簧钢丝在提高抗拉强度级别的试验过程中最常见的技术问题是钢丝延迟断裂和卷制弹簧时发生断裂,因此只有实现高级别的抗拉强度和良好的塑韧性两者的完美结合才能生产出高强度异型弹簧钢丝。
而传统最常用的钢丝成型工艺是钢丝表面磷皂化之后进行圆模拉拔,此种成型工艺所生产的钢丝表面质量差,且多用于圆形截面或简单截面的钢丝成型。目前制备异型弹簧钢丝的工艺多采用轧制成型与模拉成型结合的方式——通过过程轧制、成品多道次的轧制及模拉来成型出所需截面的异型弹簧钢丝,虽然轧制成型能够实现大变形,模拉能够成型出异型钢丝所需的异型截面,但是所生产的异型弹簧钢丝的抗拉强度达不到实际需求的1900~2100MPa,模拉后异型钢丝产品的表面质量和表面状态也不太稳定,达不到异型弹簧钢丝在实际应用中所需要的高强度、高精度、高应力、高疲劳等综合力学性能要求,因此需要改进现有异型弹簧钢丝的制备工艺,设计出一种适用于高强度异型弹簧钢丝的制备工艺。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供的一种适用于高强度异型弹簧钢丝的制备工艺。本发明的制备工艺通过对异型弹簧钢丝的成型过程、热处理环节、探伤环节进行了优化和改进,大大提高了异型弹簧钢丝的抗拉强度、抗疲劳性能等综合力学性能,同时能够有效避免钢丝表面被划伤,大大改善异型弹簧钢丝的表面状态、提高表面质量,而且成本低、通用性强,为后续使用高强度异型弹簧钢丝来卷制弹簧的制造企业提供了一种易卷制、品质高、废品少的高强度弹簧钢丝材料。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现:
本发明的一种适用于高强度异型弹簧钢丝的制备工艺是通过以下步骤来实现的:
(1)制作模具:先根据具体使用工况和安装位置确定异型弹簧成品应该满足的力值要求及规格尺寸,再根据力值要求及规格尺寸来选定对应异型弹簧钢丝截面的形状,然后再确定该异型弹簧钢丝截面中各参数对应的具体尺寸,并按照参数确定后的异型弹簧钢丝截面来制作后续工序中配套使用的过程轧制模具和成品轧制模具;
(2)选择圆丝:按照从坯料至成品50%~63%的总变形量来选择对应的圆形钢丝坯料;所述圆形钢丝坯料是由下述质量百分比的原料组成:Fe 96.1~96.7%、C 0.5%~0.6%,Si 1.3%~1.5%,Mn 0.6%~0.75%,Cr 0.65%~0.8%,V 0.1%~0.2%,Al 0.010%~0.025%,S 0.001%~0.008%,P 0.002%~0.012%,N 0.001%~0.004%,O 0.001%~0.004%;
(3)表面处理:圆形钢丝坯料以1.5~3m/min的走线速度通过剥皮、弯曲、砂带进行机械除锈,除锈完毕后进行超声波清洗,然后借助环状风刀吹干;
(4)圆丝拉拔:使用型辊呈Y型分布的精密辊拉模进行辊模拉拔得到拉拔钢丝,道次减面率为15%~18%,总减面率为35%~53%;
(5)过程轧制:采用二辊轧机在常温下以4~12 m/min的钢丝走速对拉拔钢丝进行过程轧制,得到异型弹簧钢丝半成品;
(6)低温退火:所述异型弹簧钢丝半成品以4~12 m/min的走线速度通过感应线圈加热到250~350℃,然后再采用风冷方式将异型弹簧钢丝半成品冷却至室温,最后对退火处理后的异型弹簧钢丝半成品收线;
(7)成品轧制:对步骤(6)中收线后的异型弹簧钢丝半成品重新放线,采用四辊轧机在常温下以4~12 m/min的钢丝走速进行成品轧制,得到异型弹簧钢丝成品;其中,所述四辊轧机中的四个轧辊合围成的孔型与异型弹簧钢丝成品的截面形状及尺寸一致;
(8)淬火-回火热处理:以20~40 ℃/s的加热速度将异型弹簧钢丝成品加热至920~940℃,保温20~25 s;接着以20~40 ℃/s的冷却速率冷却至780~820℃;然后以110~220 ℃/s的平均冷却速率淬火至30~50℃;接着,再以15~20 ℃/s的加热速度将淬火后的异型弹簧钢丝成品加热至440~470℃,保温30~50 s,得到异型弹簧钢丝产品;
(9)探伤检测:采用穿过式涡流探伤仪与表面缺陷在线识别系统的组合对异型弹簧钢丝产品进行探伤检测,进而判断异型弹簧钢丝产品是否为合格品;探伤检测时异型弹簧钢丝产品的走线速度为10~15m/min。
本发明中所述超声波清洗的介质为热水,热水的温度为50~80℃,超声波频率为50Hz。
在本发明中所述淬火-回火热处理的过程中所采用的冷却方式为环状喷射,喷射压力为0.6~1.8MPa;冷却介质的使用温度为25~40℃。
本发明中所述异型弹簧钢丝产品的线材显微组织为保留有细针状马氏体位向的回火屈氏体,抗拉强度为1900~2100 MPa,晶粒度≥10级。
本发明的设计原理如下:
本发明的制备工艺对异型弹簧钢丝的成型过程、热处理环节、探伤环节进行了优化和改进,大大提高了异型弹簧钢丝的抗拉强度、抗疲劳性能等综合力学性能,同时能够有效避免钢丝表面被划伤,大大改善异型弹簧钢丝的表面状态、提高表面质量。更具体讲,本发明对异型弹簧钢丝的成型过程进行了改进——在过程轧制之前增加了辊模拉拔环节,即使圆形钢丝先通过精密辊拉模进行辊模拉拔再轧制,利用辊模拉拔能够有效避免钢丝表面被划伤,大大改善异型弹簧钢丝的表面状态和提高表面质量,为后续的轧制成型环节提供了表面无缺陷的钢丝;本发明对异型弹簧钢丝的热处理环节进行了改进——在过程轧制和成品轧制之间增加了低温退火的热处理步骤,能够软化钢丝,便于后续的成品轧制,并且通过对不同温度区间设置对应合理的冷速,能够有效细化晶粒,优化组织性能,进一步提高了异型弹簧钢丝的综合力学性能。本发明对异型弹簧钢丝产品采用探伤检测,在检测和判断异型弹簧钢丝产品是否为合格品时能够有效避免对钢丝表面的损伤。本发明只需通过选制与异型弹簧钢丝产品截面(例如扁平形或仿梯形)相一致的过程轧制模具和成品轧制模具,就能够生产出所需截面的异型弹簧钢丝,具有通用性强、适用范围广、使用灵活、成本低的优点。
本发明的有益技术效果如下:
本发明的制备工艺通过对异型弹簧钢丝的成型过程、热处理环节、探伤环节进行了优化和改进,大大提高了异型弹簧钢丝的抗拉强度、抗疲劳性能等综合力学性能,同时能够有效避免钢丝表面被划伤,大大改善异型弹簧钢丝的表面状态、提高表面质量,而且成本低、通用性强,为后续使用高强度异型弹簧钢丝来卷制弹簧的制造企业提供了一种易卷制、品质高、废品少的高强度弹簧钢丝材料。
附图说明
图1是实施例一中高端精密模具用弹簧的代表实例图。
图2是用于卷绕高端精密模具用弹簧的异型弹簧钢丝截面示意图。
图3是图2中异型弹簧钢丝的显微组织照片。
图4是实施例二中精密车床用弹簧的代表实例图。
图5是用于卷绕精密车床用弹簧的异型弹簧钢丝截面示意图。
图6是图5中异型弹簧钢丝的显微组织照片。
图7是实施例三中精密机械设备用弹簧的代表实例图。
图8是用于卷绕精密机械设备用弹簧的异型弹簧钢丝截面示意图。
图9是图8中异型弹簧钢丝的显微组织照片。
具体实施方式
本发明将结合下面两个实施例和附图作进一步描述:
实施例一
如图1、图2、图3所示,实施例一是为了制得用于卷绕高端精密模具用弹簧的异型弹簧钢丝。
实施例一的一种适用于高强度异型弹簧钢丝的制备工艺是通过以下步骤来实现的:
(1)制作模具:先根据实施例一的使用工况和安装位置确定异型弹簧成品应该满足的力值要求及规格尺寸,再根据力值要求及规格尺寸来选定实施例一对应异型弹簧钢丝截面的形状为扁平形(参见图2),然后再确定该扁平形截面中各参数对应的具体尺寸——即直线段(G)为2.9mm、宽度(F)为5.22mm、厚度(E)为4.2mm、圆弧半径(H)为2.48mm、钢丝截面面积为19.06mm2,并按照参数确定后的异型弹簧钢丝截面来制作后续工序中配套使用的过程轧制模具和成品轧制模具;
(2)选择圆丝:按照从坯料至成品62.1%的总变形量来选择φ8mm的圆形钢丝坯料;所述圆形钢丝坯料是由下述质量百分比的原料组成:Fe 96.1%、C 0.6%,Si 1.5%,Mn0.75%,Cr0.8%,V 0.2%,Al 0.025%,S 0.008%,P 0.012%,N 0.001%,O 0.004%;
(3)表面处理:圆形钢丝坯料以3m/min的走线速度通过剥皮、弯曲、砂带进行机械除锈,除锈完毕后进行超声波清洗,然后借助环状风刀吹干;
(4)圆丝拉拔:使用型辊呈Y型分布的精密辊拉模进行辊模拉拔得到拉拔钢丝,道次减面率为17.4%,总减面率为52.2%;
(5)过程轧制:采用二辊轧机在常温下以12 m/min的钢丝走速对拉拔钢丝进行过程轧制,得到异型弹簧钢丝半成品;
(6)低温退火:所述异型弹簧钢丝半成品以12 m/min的走线速度通过感应线圈加热到250℃,然后再采用风冷方式将异型弹簧钢丝半成品冷却至室温,最后对退火处理后的异型弹簧钢丝半成品收线;
(7)成品轧制:对步骤(6)中收线后的异型弹簧钢丝半成品重新放线,采用四辊轧机在常温下以12 m/min的钢丝走速进行成品轧制,得到异型弹簧钢丝成品;其中,所述四辊轧机中的四个轧辊合围成的孔型与图2所述的扁平截面一致;
(8)淬火-回火热处理:以20 ℃/s的加热速度将异型弹簧钢丝成品加热至920℃,保温20s;接着以20 ℃/s的冷却速率冷却至780℃;然后以220 ℃/s的平均冷却速率淬火至30℃;接着,再以15 ℃/s的加热速度将淬火后的异型弹簧钢丝成品加热至440℃,保温50s,得到异型弹簧钢丝产品;
(9)探伤检测:采用穿过式涡流探伤仪与表面缺陷在线识别系统的组合对异型弹簧钢丝产品进行探伤检测,进而判断异型弹簧钢丝产品是否为合格品;探伤检测时异型弹簧钢丝产品的走线速度为10m/min。
本实施例一中所述超声波清洗的介质为热水,热水的温度为50℃,超声波频率为50Hz。
在实施例一中所述淬火-回火热处理的过程中所采用的冷却方式为环状喷射,喷射压力为0.6MPa;冷却介质的使用温度为25℃。
本实施例一所述异型弹簧钢丝产品的线材显微组织为保留有细针状马氏体位向的回火屈氏体,抗拉强度为2100 MPa,断后伸长率A100=8%,晶粒度≥10级(参见图3)。
实施例二
如图4、图5、图6所示,实施例一是为了制得用于卷绕精密车床用弹簧的异型弹簧钢丝。
实施例二的一种适用于高强度异型弹簧钢丝的制备工艺是通过以下步骤来实现的:
(1)制作模具:先根据具体使用工况和安装位置确定异型弹簧成品应该满足的力值要求及规格尺寸,再根据力值要求及规格尺寸来选定实施例二对应异型弹簧钢丝截面的形状为仿梯形(参见图5),然后再确定该仿梯形截面中各参数对应的具体尺寸——即下底边的长度(A)为5.1mm,仿梯形截面的高(C)为11.8mm,两腰的夹角(B)为8°,上底边的圆弧线半径(R1)为2.01mm,过渡圆弧半径(R2)为2mm,钢丝截面面积为50.5mm2,并按照参数确定后的异型弹簧钢丝截面来制作后续工序中配套使用的过程轧制模具和成品轧制模具;
(2)选择圆丝:按照从坯料至成品55.3%的总变形量来选择φ12mm的圆形钢丝坯料;所述圆形钢丝坯料是由下述质量百分比的原料组成:Fe 96.7%、C 0.5%,Si 1.4%,Mn0.6%,Cr 0.65%,V 0.1%,Al 0.010%,S 0.001%,P 0.002%,N 0.004%,O 0.033%;
(3)表面处理:圆形钢丝坯料以2m/min的走线速度通过剥皮、弯曲、砂带进行机械除锈,除锈完毕后进行超声波清洗,然后借助环状风刀吹干;
(4)圆丝拉拔:使用型辊呈Y型分布的精密辊拉模进行辊模拉拔得到拉拔钢丝,道次减面率为15%,总减面率为45%;
(5)过程轧制:采用二辊轧机在常温下以6.5 m/min的钢丝走速对拉拔钢丝进行过程轧制,得到异型弹簧钢丝半成品;
(6)低温退火:所述异型弹簧钢丝半成品以6.5 m/min的走线速度通过感应线圈加热到350℃,然后再采用风冷方式将异型弹簧钢丝半成品冷却至室温,最后对退火处理后的异型弹簧钢丝半成品收线;
(7)成品轧制:对步骤(6)中收线后的异型弹簧钢丝半成品重新放线,采用四辊轧机在常温下以6.5 m/min的钢丝走速进行成品轧制,得到异型弹簧钢丝成品;其中,所述四辊轧机中的四个轧辊合围成的孔型与与图5所述的仿梯形截面一致;
(8)淬火-回火热处理:以30 ℃/s的加热速度将异型弹簧钢丝成品加热至930℃,保温22 s;接着以30 ℃/s的冷却速率冷却至800℃;然后以110 ℃/s的平均冷却速率淬火至40℃;接着,再以18 ℃/s的加热速度将淬火后的异型弹簧钢丝成品加热至470℃,保温30s,得到异型弹簧钢丝产品;
(9)探伤检测:采用穿过式涡流探伤仪与表面缺陷在线识别系统的组合对异型弹簧钢丝产品进行探伤检测,进而判断异型弹簧钢丝产品是否为合格品;探伤检测时异型弹簧钢丝产品的走线速度为12m/min。
本实施例二中所述超声波清洗的介质为热水,热水的温度为
80℃,超声波频率为50Hz。
在实施例二中所述淬火-回火热处理的过程中所采用的冷却方式为环状喷射,喷射压力为1.8MPa;冷却介质的使用温度为40℃。
本实施例二所述异型弹簧钢丝产品的线材显微组织为保留有细针状马氏体位向的回火屈氏体,抗拉强度为1900 MPa,断后伸长率A100=9%,晶粒度≥10级(参见图6)。
实施例三
如图7、图8、图9所示,实施例三是为了制得用于卷绕精密机械设备用弹簧的异型弹簧钢丝。
实施例三的一种适用于高强度异型弹簧钢丝的制备工艺是通过以下步骤来实现的:
(1)制作模具:先根据具体使用工况和安装位置确定异型弹簧成品应该满足的力值要求及规格尺寸,再根据力值要求及规格尺寸来选定实施例三对应异型弹簧钢丝截面的形状为仿梯形(参见图8),然后再确定该仿梯形截面中各参数对应的具体尺寸——即下底边的长度(A’)为10.18mm,上底边的长度(B’)为8.02mm,仿梯形的高(C’)为11.59mm,上底边的过渡圆弧线半径(R1’)为0.6mm,下底边的过渡圆弧线半径(R2’)为0.6mm,下底边的圆弧半径(R3’)为7.82mm,上底边的过渡圆弧线半径(R4’)为7.86mm,钢丝截面面积为97.44mm2,并按照参数确定后的异型弹簧钢丝截面来制作后续工序中配套使用的过程轧制模具和成品轧制模具;
(2)选择圆丝:按照从坯料至成品51.6%的总变形量来选择φ16mm的圆形钢丝坯料;所述圆形钢丝坯料是由下述质量百分比的原料组成:Fe 96.6%、C 0.55%,Si 1.3%,Mn0.65%,Cr0.7%,V 0.15%,Al 0.02%,S 0.004%,P 0.008%,N 0.017%,O 0.001%;
(3)表面处理:圆形钢丝坯料以1.5m/min的走线速度通过剥皮、弯曲、砂带进行机械除锈,除锈完毕后进行超声波清洗,然后借助环状风刀吹干;
(4)圆丝拉拔:使用型辊呈Y型分布的精密辊拉模进行辊模拉拔得到拉拔钢丝,道次减面率为18%,总减面率为36%;
(5)过程轧制:采用二辊轧机在常温下以4m/min的钢丝走速对拉拔钢丝进行过程轧制,得到异型弹簧钢丝半成品;
(6)低温退火:所述异型弹簧钢丝半成品以4 m/min的走线速度通过感应线圈加热到300℃,然后再采用风冷方式将异型弹簧钢丝半成品冷却至室温,最后对退火处理后的异型弹簧钢丝半成品收线;
(7)成品轧制:对步骤(6)中收线后的异型弹簧钢丝半成品重新放线,采用四辊轧机在常温下以4m/min的钢丝走速进行成品轧制,得到异型弹簧钢丝成品;其中,所述四辊轧机中的四个轧辊合围成的孔型与与图8所述的仿梯形截面一致;
(8)淬火-回火热处理:以40 ℃/s的加热速度将异型弹簧钢丝成品加热至940℃,保温25s;接着以40 ℃/s的冷却速率冷却至820℃;然后以160 ℃/s的平均冷却速率淬火至50℃;接着,再以20 ℃/s的加热速度将淬火后的异型弹簧钢丝成品加热至450℃,保温40s,得到异型弹簧钢丝产品;
(9)探伤检测:采用穿过式涡流探伤仪与表面缺陷在线识别系统的组合对异型弹簧钢丝产品进行探伤检测,进而判断异型弹簧钢丝产品是否为合格品;探伤检测时异型弹簧钢丝产品的走线速度为15m/min。
本实施例三中所述超声波清洗的介质为热水,热水的温度为70℃,超声波频率为50Hz。
在实施例三中所述淬火-回火热处理的过程中所采用的冷却方式为环状喷射,喷射压力为1.0MPa;冷却介质的使用温度为30℃。
本实施例三所述异型弹簧钢丝产品的线材显微组织为保留有细针状马氏体位向的回火屈氏体,抗拉强度为2000MPa,断后伸长率A100=7%,晶粒度≥10级(参见图9)。
Claims (4)
1.一种适用于高强度异型弹簧钢丝的制备工艺,其特征在于:所述工艺是通过以下步骤来实现的:
(1)制作模具:先根据具体使用工况和安装位置确定异型弹簧成品应该满足的力值要求及规格尺寸,再根据力值要求及规格尺寸来选定对应异型弹簧钢丝截面的形状,然后再确定该异型弹簧钢丝截面中各参数对应的具体尺寸,并按照参数确定后的异型弹簧钢丝截面来制作后续工序中配套使用的过程轧制模具和成品轧制模具;
(2)选择圆丝:按照从坯料至成品50%~63%的总变形量来选择对应的圆形钢丝坯料;所述圆形钢丝坯料是由下述质量百分比的原料组成:Fe 96.1~96.7%、C 0.5%~0.6%,Si1.3%~1.5%,Mn 0.6%~0.75%,Cr 0.65%~0.8%,V 0.1%~0.2%,Al 0.010%~0.025%,S0.001%~0.008%,P 0.002%~0.012%,N 0.001%~0.004%,O 0.001%~0.004%;
(3)表面处理:圆形钢丝坯料以1.5~3m/min的走线速度通过剥皮、弯曲、砂带进行机械除锈,除锈完毕后进行超声波清洗,然后借助环状风刀吹干;
(4)圆丝拉拔:使用型辊呈Y型分布的精密辊拉模进行辊模拉拔得到拉拔钢丝,道次减面率为15%~18%,总减面率为35%~53%;
(5)过程轧制:采用二辊轧机在常温下以4~12 m/min的钢丝走速对拉拔钢丝进行过程轧制,得到异型弹簧钢丝半成品;
(6)低温退火:所述异型弹簧钢丝半成品以4~12 m/min的走线速度通过感应线圈加热到250~350℃,然后再采用风冷方式将异型弹簧钢丝半成品冷却至室温,最后对退火处理后的异型弹簧钢丝半成品收线;
(7)成品轧制:对步骤(6)中收线后的异型弹簧钢丝半成品重新放线,采用四辊轧机在常温下以4~12 m/min的钢丝走速进行成品轧制,得到异型弹簧钢丝成品;其中,所述四辊轧机中的四个轧辊合围成的孔型与异型弹簧钢丝成品的截面形状及尺寸一致;
(8)淬火-回火热处理:以20~40 ℃/s的加热速度将异型弹簧钢丝成品加热至920~940℃,保温20~25 s;接着以20~40 ℃/s的冷却速率冷却至780~820℃;然后以110~220℃/s的平均冷却速率淬火至30~50℃;接着,再以15~20 ℃/s的加热速度将淬火后的异型弹簧钢丝成品加热至440~470℃,保温30~50 s,得到异型弹簧钢丝产品;
(9)探伤检测:采用穿过式涡流探伤仪与表面缺陷在线识别系统的组合对异型弹簧钢丝产品进行探伤检测,进而判断异型弹簧钢丝产品是否为合格品;探伤检测时异型弹簧钢丝产品的走线速度为10~15m/min。
2.根据权利要求1所述的一种适用于高强度异型弹簧钢丝的制备工艺,其特征在于:所述超声波清洗的介质为热水,热水的温度为50~80℃,超声波频率为50Hz。
3.根据权利要求1所述的一种适用于高强度异型弹簧钢丝的制备工艺,其特征在于:在所述淬火-回火热处理的过程中所采用的冷却方式为环状喷射,喷射压力为0.6~1.8MPa;冷却介质的使用温度为25~40℃。
4.根据权利要求1所述的一种适用于高强度异型弹簧钢丝的制备工艺,其特征在于:所述异型弹簧钢丝产品的线材显微组织为保留有细针状马氏体位向的回火屈氏体,抗拉强度为1900~2100 MPa,晶粒度≥10级。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111175616.9A CN113862435B (zh) | 2021-10-09 | 2021-10-09 | 一种适用于高强度异型弹簧钢丝的制备工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111175616.9A CN113862435B (zh) | 2021-10-09 | 2021-10-09 | 一种适用于高强度异型弹簧钢丝的制备工艺 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113862435A CN113862435A (zh) | 2021-12-31 |
CN113862435B true CN113862435B (zh) | 2023-05-05 |
Family
ID=79002127
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111175616.9A Active CN113862435B (zh) | 2021-10-09 | 2021-10-09 | 一种适用于高强度异型弹簧钢丝的制备工艺 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113862435B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114700626B (zh) * | 2022-06-02 | 2022-08-26 | 杭州富春弹簧有限公司 | 一种小截面高强度合金钢焊接产品的生产工艺及其应用 |
CN115094335B (zh) * | 2022-07-22 | 2023-04-07 | 李家华 | 一种汽车尾门弹簧钢丝及其制备方法 |
CN115463994B (zh) * | 2022-11-03 | 2023-03-24 | 广东神和新材料科技有限公司 | 一种汽车用精密不锈钢弹簧线材制造工艺 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20000025991A (ko) * | 1998-10-16 | 2000-05-06 | 이구택 | 신선성이 우수한 고강도 선재 및 그 제조방법 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3595901B2 (ja) * | 1998-10-01 | 2004-12-02 | 鈴木金属工業株式会社 | 高強度ばね用鋼線およびその製造方法 |
JP2000326036A (ja) * | 1999-05-17 | 2000-11-28 | Togo Seisakusho Corp | 冷間成形コイルばねの製造方法 |
JP5597115B2 (ja) * | 2010-12-02 | 2014-10-01 | 住友電気工業株式会社 | 硬引き線、ばね、及び硬引き線の製造方法 |
JP5364859B1 (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-11 | 株式会社神戸製鋼所 | コイリング性と耐水素脆性に優れた高強度ばね用鋼線およびその製造方法 |
ES2640626T3 (es) * | 2013-10-11 | 2017-11-03 | N.V. Bekaert S.A. | Alambre de acero de alta resistencia a la tracción |
CN104028575B (zh) * | 2014-03-03 | 2016-03-30 | 福建东亚机械有限公司 | 钢质整体异型控油环线材成型的加工工艺及设备 |
CN110056590B (zh) * | 2019-05-09 | 2021-02-19 | 中钢集团郑州金属制品研究院有限公司 | 一种用于卷制轻载荷模具弹簧的异型钢丝的制备工艺 |
-
2021
- 2021-10-09 CN CN202111175616.9A patent/CN113862435B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20000025991A (ko) * | 1998-10-16 | 2000-05-06 | 이구택 | 신선성이 우수한 고강도 선재 및 그 제조방법 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
合金弹簧钢丝的发展及其在军工领域的应用;李居强;;金属制品(第01期);第6-9页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113862435A (zh) | 2021-12-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113862435B (zh) | 一种适用于高强度异型弹簧钢丝的制备工艺 | |
CN112143869B (zh) | 一种抗拉强度为2300~2400MPa淬回火弹簧钢丝制备工艺 | |
CN107282839B (zh) | 一种锻件的锻造工艺 | |
CN110904319A (zh) | 一种高碳工具钢sk85冷轧宽钢带的制造工艺 | |
US8438733B2 (en) | Method of manufacturing coil spring using helicoid reduction mill | |
KR100835056B1 (ko) | 이음매가 없는 냉간 마무리 강관 | |
EP4023354B1 (en) | Preparation method for coated alloy wire | |
CN102114511B (zh) | 一种筒形旋压芯模的加工方法 | |
CN104759469A (zh) | 免退火中碳冷镦钢热轧线材的生产方法 | |
CN110205460A (zh) | 一种防止低碳高合金热轧钢带扁卷的生产方法 | |
CN104668907A (zh) | 一种大型弹簧片的加工工艺 | |
CN105215626A (zh) | 适用于微型轴承套圈切削件的铬轴承钢冷拔材及其制造方法 | |
CN103436789B (zh) | 轧制铝材用的热轧辊 | |
CN101486044A (zh) | 连轧管机用直径为330mm以上的限动芯棒的制造方法 | |
CN110056590B (zh) | 一种用于卷制轻载荷模具弹簧的异型钢丝的制备工艺 | |
CN112680585B (zh) | 一种校直连续油管热处理变形的方法 | |
CN111593173A (zh) | 一种非调质钢制件的稳定控制冷却的新方法 | |
KR100662963B1 (ko) | 열처리 이형강선 제조방법 | |
CN104209361A (zh) | 一种30CrMnSiA六角形冷拔材的制备方法 | |
CN103131843B (zh) | 汽车结构件用低合金高强钢冷轧板的稳定化连续退火工艺 | |
CN114074155B (zh) | 高碳铬轴承环件电磁辅助轧制成形装置及方法 | |
US20120103459A1 (en) | High fatigue service life quenching/tempering steel tube and manufacturing method therefor | |
CN115555806A (zh) | 一种可用于提高不锈钢铆钉成材率的线材制备方法 | |
CN112680657B (zh) | 一种有色热轧半高速钢工作辊的制作方法 | |
CN112981084A (zh) | 全硬化工作辊的热处理方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |