CN114769351A - 一种高应力弹簧制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高应力弹簧技术领域，尤其为一种高应力弹簧制造工艺，包括以下步骤：S1，将原钢料坯体进行熔炼、热轧、退火处理，制作出盘条，采用不同的拉拔模具对盘条进行多次拉拔，盘条经拉拔后得到直径范围为4.2mm～4.5mm的弹簧钢丝，将弹簧钢丝进行调质处理，处理结束后送入卷簧机中，卷簧机将弹簧钢丝卷制成弹簧坯体；S2，对弹簧坯体进行淬火处理，淬火结束后，将弹簧坯体送入回火炉中进行回火处理，回火温度为650℃～700℃，保温时间为3.5h～4h，回火处理结束后，本发明可以有效解决目前高应力弹簧一般都是通过添加向稀土元素之类的高级材料制造出来，加入了大量稀土元素能够满足其高疲劳寿命的要求，但其制造成本较高，适用范围比较小的问题。
Description
技术领域
本发明涉及高应力弹簧技术领域，具体为一种高应力弹簧制造工艺。
背景技术
随着人们对环保意识的不断增强，对节能环保的需求逐渐渗透到各行各业，因此在汽车及工程机械制造过程中对材料轻量化也越来越重视，由于弹簧在汽车制造行业被广泛应用，为了满足汽车轻量化和高性能化的需求，对减轻弹簧重量的要求不断增加，其中，一个有效的途径为设计高强度、高应力、高疲劳寿命的弹簧材料来满足弹簧材料轻量化需求，目前关于这方面的研究仅着重于提高弹簧材料的强度，而忽视了塑性指标，因此，进一步提高弹簧钢的性能仍然具有极大的研究价值。
目前高应力弹簧一般都是通过添加向稀土元素之类的高级材料制造出来，加入了大量稀土元素能够满足其高疲劳寿命的要求，但其制造成本较高，适用范围比较小。
综上所述，本发明提供一种高应力弹簧制造工艺来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高应力弹簧制造工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高应力弹簧制造工艺，包括以下步骤：
S1，将原钢料坯体进行熔炼、热轧、退火处理，制作出盘条，采用不同的拉拔模具对盘条进行多次拉拔，盘条经拉拔后得到直径范围为4.2mm～4.5mm的弹簧钢丝，将弹簧钢丝进行调质处理，处理结束后送入卷簧机中，卷簧机将弹簧钢丝卷制成弹簧坯体；
S2，对弹簧坯体进行淬火处理，淬火结束后，将弹簧坯体送入回火炉中进行回火处理，回火温度为650℃～700℃，保温时间为3.5h～4h，回火处理结束后，对弹簧坯体进行喷丸处理：
S3，喷丸处理结束后，将弹簧坯体进浸入磷化液中浸泡5min～15min，控制磷化液的温度为40℃～48℃，磷化完成后再用清水冲洗弹簧并烘干，对弹簧坯体进行检测，使用喷枪将防锈漆喷涂到检测合格的弹簧坯体表面，用弱风吹去弹簧表面多余的防锈漆，从而得到高应力弹簧。
作为本发明优选的方案，所述原钢料坯体各元素组分的含量按重量百分比分别为：C：0.47％～0.52％、Si：0.15％～0.23％、Mn：1.2％～1.5％、Cr：0.9％～1.1％、P：0.015％～0.035％、S：0.015％～0.035％、Mo0.15％～0.25％、V：0.03％～0.05％、余量为Fe和杂质。
作为本发明优选的方案，所述S1中调质处理的具体步骤为：将弹簧钢丝加热至800℃～850℃并保温25min～30min，随后在310MPa～350MPa的恒定加载应力下降温至550℃～650℃，并保温保压80min～90min。
作为本发明优选的方案，所述S2中淬火处理的具体步骤为：通过中频交流电将弹簧坯体在3～5秒内加热至1050℃～1080℃，然后进行双介质淬火，水作为快冷淬火介质，水的温度为35℃～40℃，处理时间为6min～8min，油作为慢冷淬火介质油的温度为75℃～80℃，处理时间为8min～10min。
作为本发明优选的方案，所述S2中淬火处理时采用甲醇气体作为保护气体，甲醇气体的流量为10.5m3/h～11.5m3/h。
作为本发明优选的方案，所述喷丸处理的具体操作步骤为：
S11，将弹簧坯体送入恒温箱中进行恒温处理，处理结束后，将弹簧坯体送入压力机中，压力机对恒温后的弹簧坯体进行压缩，压缩时弹簧温度应在310℃～350℃之间，压缩量为弹簧坯体初始高度的1/4～1/3，将弹簧坯体从压力机中取出并送入抛丸机内，弹簧坯体在自然状态下带热在抛丸机中进行热压抛丸处理；
S12，将处理后的弹簧坯体再次送入压力机中，压力机对弹簧坯体进行二次压缩，压缩长度为自然长度的1/3～2/3，将弹簧坯体在压缩状态下送入抛丸机中进行压缩抛丸处理。
作为本发明优选的方案，所述热压抛丸处理时弹簧坯体温度控制在260℃～280℃之间，热压抛丸处理的抛丸强度控制在A型阿尔曼试片弧高0.35～0.60内，热压抛丸处理的喷丸直径为0.4mm。
作为本发明优选的方案，所述压缩抛丸处理的抛丸强度控制在A型阿尔曼试片弧高0.35～0.60内，压缩抛丸处理的喷丸直径为0.7mm。
作为本发明优选的方案，所述恒温处理的温度为380℃～400℃，时间为1.5h～2h。
作为本发明优选的方案，所述S3中对弹簧坯体进行检测的具体步骤为：将磷化后的弹簧坯体浸泡在质量分数为12％的NaCl溶液中35min，取出后晾干，不出现黄锈即为合格。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，通过采用将原钢料坯体进行熔炼、热轧、退火处理，制作出盘条，盘条经拉拔后得到弹簧钢丝，将弹簧钢丝进行调质处理，处理结束后送入卷簧机中，卷簧机将弹簧钢丝卷制成弹簧坯体，对弹簧坯体进行淬火处理，淬火结束后，将弹簧坯体送入回火炉中进行回火处理，回火处理结束后，对弹簧坯体进行喷丸处理，喷丸处理结束后，将弹簧坯体进浸入磷化液进行磷化处理，完成后再用清水冲洗弹簧并烘干，对弹簧坯体进行检测，使用喷枪将防锈漆喷涂到检测合格的弹簧坯体表面，用弱风吹去弹簧表面多余的防锈漆，从而得到高应力弹簧，使用中频淬火工，热压抛丸技术及应力抛丸技术，提高了弹簧在高应力下负荷的稳定性及疲劳寿命，显著提高了弹簧的力学性能，同时由于制造过程中不需要使用大量的稀土元素，其制造成本较低。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供一种技术方案：
一种高应力弹簧制造工艺，包括以下步骤：
S1，将原钢料坯体进行熔炼、热轧、退火处理，制作出盘条，采用不同的拉拔模具对盘条进行多次拉拔，盘条经拉拔后得到直径范围为4.2mm～4.5mm的弹簧钢丝，将弹簧钢丝进行调质处理，处理结束后送入卷簧机中，卷簧机将弹簧钢丝卷制成弹簧坯体；
S2，对弹簧坯体进行淬火处理，淬火结束后，将弹簧坯体送入回火炉中进行回火处理，回火温度为650℃～700℃，保温时间为3.5h～4h，回火处理结束后，对弹簧坯体进行喷丸处理：
S3，喷丸处理结束后，将弹簧坯体进浸入磷化液中浸泡5min～15min，控制磷化液的温度为40℃～48℃，磷化完成后再用清水冲洗弹簧并烘干，对弹簧坯体进行检测，使用喷枪将防锈漆喷涂到检测合格的弹簧坯体表面，用弱风吹去弹簧表面多余的防锈漆，从而得到高应力弹簧。
进一步的，所述原钢料坯体各元素组分的含量按重量百分比分别为：C：0.47％～0.52％、Si：0.15％～0.23％、Mn：1.2％～1.5％、Cr：0.9％～1.1％、P：0.015％～0.035％、S：0.015％～0.035％、Mo0.15％～0.25％、V：0.03％～0.05％、余量为Fe和杂质。
进一步的，所述S1中调质处理的具体步骤为：将弹簧钢丝加热至800℃～850℃并保温25min～30min，随后在310MPa～350MPa的恒定加载应力下降温至550℃～650℃，并保温保压80min～90min。
进一步的，所述S2中淬火处理的具体步骤为：通过中频交流电将弹簧坯体在3～5秒内加热至1050℃～1080℃，然后进行双介质淬火，水作为快冷淬火介质，水的温度为35℃～40℃，处理时间为6min～8min，油作为慢冷淬火介质油的温度为75℃～80℃，处理时间为8min～10min。
进一步的，所述S2中淬火处理时采用甲醇气体作为保护气体，甲醇气体的流量为10.5m3/h～11.5m3/h。
进一步的，所述喷丸处理的具体操作步骤为：
S11，将弹簧坯体送入恒温箱中进行恒温处理，处理结束后，将弹簧坯体送入压力机中，压力机对恒温后的弹簧坯体进行压缩，压缩时弹簧温度应在310℃～350℃之间，压缩量为弹簧坯体初始高度的1/4～1/3，将弹簧坯体从压力机中取出并送入抛丸机内，弹簧坯体在自然状态下带热在抛丸机中进行热压抛丸处理；
S12，将处理后的弹簧坯体再次送入压力机中，压力机对弹簧坯体进行二次压缩，压缩长度为自然长度的1/3～2/3，将弹簧坯体在压缩状态下送入抛丸机中进行压缩抛丸处理。
进一步的，所述热压抛丸处理时弹簧坯体温度控制在260℃～280℃之间，热压抛丸处理的抛丸强度控制在A型阿尔曼试片弧高0.35～0.60内，热压抛丸处理的喷丸直径为0.4mm。
进一步的，所述压缩抛丸处理的抛丸强度控制在A型阿尔曼试片弧高0.35～0.60内，压缩抛丸处理的喷丸直径为0.7mm。
进一步的，所述恒温处理的温度为380℃～400℃，时间为1.5h～2h。
进一步的，所述S3中对弹簧坯体进行检测的具体步骤为：将磷化后的弹簧坯体浸泡在质量分数为12％的NaCl溶液中35min，取出后晾干，不出现黄锈即为合格。
具体实施方式：
将原钢料坯体进行熔炼、热轧、退火处理，制作出盘条，原钢料坯体各元素组分的含量按重量百分比分别为：C：0.47％、Si：0.15％、Mn：1.2％、Cr：0.9％、P：0.015％、S：0.015％、Mo0.15％、V：0.03％、余量为Fe和杂质，采用不同的拉拔模具对盘条进行多次拉拔，盘条经拉拔后得到直径范围为4.5mm的弹簧钢丝，将弹簧钢丝加热至850℃并保温30min，随后在350MPa的恒定加载应力下降温至650℃，并保温保压90min，处理结束后送入卷簧机中，卷簧机将弹簧钢丝卷制成弹簧坯体；
通过中频交流电将弹簧坯体在5秒内加热至1050℃，然后进行双介质淬火，水作为快冷淬火介质，水的温度为40℃，处理时间为8min，油作为慢冷淬火介质油的温度为80℃，处理时间为10min，采用甲醇气体作为保护气体，甲醇气体的流量为11.5m3/h，淬火结束后，将弹簧坯体送入回火炉中进行回火处理，回火温度为700℃，保温时间为4h，回火处理结束后，将弹簧坯体送入恒温箱中进行恒温处理，恒温处理的温度为400℃，时间为2h，处理结束后，将弹簧坯体送入压力机中，压力机对恒温后的弹簧坯体进行压缩，压缩时弹簧温度应在350℃之间，压缩量为弹簧坯体初始高度的1/4，将弹簧坯体从压力机中取出并送入抛丸机内，弹簧坯体在自然状态下带热在抛丸机中进行热压抛丸处理，热压抛丸处理时弹簧坯体温度控制在280℃之间，热压抛丸处理的抛丸强度控制在A型阿尔曼试片弧高0.35内，热压抛丸处理的喷丸直径为0.4mm，将处理后的弹簧坯体再次送入压力机中，压力机对弹簧坯体进行二次压缩，压缩长度为自然长度的2/3，将弹簧坯体在压缩状态下送入抛丸机中进行压缩抛丸处理，压缩抛丸处理的抛丸强度控制在A型阿尔曼试片弧高0.60内，压缩抛丸处理的喷丸直径为0.7mm：
将弹簧坯体进浸入磷化液中浸泡15min，控制磷化液的温度为48℃，磷化完成后再用清水冲洗弹簧并烘干，将磷化后的弹簧坯体浸泡在质量分数为12％的NaCl溶液中35min，取出后晾干，不出现黄锈即为合格，使用喷枪将防锈漆喷涂到检测合格的弹簧坯体表面，用弱风吹去弹簧表面多余的防锈漆，从而得到高应力弹簧。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种高应力弹簧制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将原钢料坯体进行熔炼、热轧、退火处理，制作出盘条，采用不同的拉拔模具对盘条进行多次拉拔，盘条经拉拔后得到直径范围为4.2mm～4.5mm的弹簧钢丝，将弹簧钢丝进行调质处理，处理结束后送入卷簧机中，卷簧机将弹簧钢丝卷制成弹簧坯体；
S2，对弹簧坯体进行淬火处理，淬火结束后，将弹簧坯体送入回火炉中进行回火处理，回火温度为650℃～700℃，保温时间为3.5h～4h，回火处理结束后，对弹簧坯体进行喷丸处理：
S3，喷丸处理结束后，将弹簧坯体进浸入磷化液中浸泡5min～15min，控制磷化液的温度为40℃～48℃，磷化完成后再用清水冲洗弹簧并烘干，对弹簧坯体进行检测，使用喷枪将防锈漆喷涂到检测合格的弹簧坯体表面，用弱风吹去弹簧表面多余的防锈漆，从而得到高应力弹簧。
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：所述原钢料坯体各元素组分的含量按重量百分比分别为：C：0.47％～0.52％、Si：0.15％～0.23％、Mn：1.2％～1.5％、Cr：0.9％～1.1％、P：0.015％～0.035％、S：0.015％～0.035％、Mo0.15％～0.25％、V：0.03％～0.05％、余量为Fe和杂质。
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：所述S1中调质处理的具体步骤为：将弹簧钢丝加热至800℃～850℃并保温25min～30min，随后在310MPa～350MPa的恒定加载应力下降温至550℃～650℃，并保温保压80min～90min。
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S2中淬火处理的具体步骤为：通过中频交流电将弹簧坯体在3～5秒内加热至1050℃～1080℃，然后进行双介质淬火，水作为快冷淬火介质，水的温度为35℃～40℃，处理时间为6min～8min，油作为慢冷淬火介质油的温度为75℃～80℃，处理时间为8min～10min。
5.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S2中淬火处理时采用甲醇气体作为保护气体，甲醇气体的流量为10.5m3/h～11.5m3/h。
6.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：所述喷丸处理的具体操作步骤为：
S11，将弹簧坯体送入恒温箱中进行恒温处理，处理结束后，将弹簧坯体送入压力机中，压力机对恒温后的弹簧坯体进行压缩，压缩时弹簧温度应在310℃～350℃之间，压缩量为弹簧坯体初始高度的1/4～1/3，将弹簧坯体从压力机中取出并送入抛丸机内，弹簧坯体在自然状态下带热在抛丸机中进行热压抛丸处理；
S12，将处理后的弹簧坯体再次送入压力机中，压力机对弹簧坯体进行二次压缩，压缩长度为自然长度的1/3～2/3，将弹簧坯体在压缩状态下送入抛丸机中进行压缩抛丸处理。
7.根据权利要求6所述的一种高应力弹簧制造工艺，其特征在于：所述热压抛丸处理时弹簧坯体温度控制在260℃～280℃之间，热压抛丸处理的抛丸强度控制在A型阿尔曼试片弧高0.35～0.60内，热压抛丸处理的喷丸直径为0.4mm。
8.根据权利要求6所述的一种高应力弹簧制造工艺，其特征在于：所述压缩抛丸处理的抛丸强度控制在A型阿尔曼试片弧高0.35～0.60内，压缩抛丸处理的喷丸直径为0.7mm。
9.根据权利要求6所述的一种高应力弹簧制造工艺，其特征在于：所述恒温处理的温度为380℃～400℃，时间为1.5h～2h。
10.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S3中对弹簧坯体进行检测的具体步骤为：将磷化后的弹簧坯体浸泡在质量分数为12％的NaCl溶液中35min，取出后晾干，不出现黄锈即为合格。
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