CN115135451B - 弹丸的投射条件的确定方法和螺旋弹簧的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种弹丸的投射条件的确定方法，包括：在螺旋弹簧(30)的表面形成被覆膜(36)的第一步骤；执行将弹丸(42)投射到形成有被覆膜的螺旋弹簧(30a)的喷丸处理的第二步骤；以及检查进行了喷丸处理的螺旋弹簧(30b)上是否残留被覆膜的第三步骤。在第三步骤中确认被覆膜残留的情况下，改变至少包括投射速度、投射时间、材料和弹丸的平均粒径的喷丸处理的条件，并且重复第二步骤和第三步骤，直到被覆膜不残留。在第三步骤中确认被覆膜不残留的情况下，确定获得没有被覆膜残留的螺旋弹簧的第二步骤中的喷丸处理的条件作为弹丸的投射条件。

Description

弹丸的投射条件的确定方法和螺旋弹簧的制造方法
技术领域
本发明涉及一种弹丸的投射条件的确定方法和螺旋弹簧的制造方法。
背景技术
已知一种螺旋弹簧，其通过将称为喷丸的弹丸投射到螺旋弹簧的表面并施加残余应力来提高疲劳强度。专利文献1中公开的技术为对包括螺旋弹簧的处理对象的表面处理加工方法。
专利文献1的第[0007]段描述了“包括在条件设定步骤设定的喷丸处理条件下进行喷丸处理以将弹丸投射至处理对象上的喷丸处理步骤以及在喷丸处理步骤之后在表面侧对处理对象的状态和外部尺寸中的至少一者进行无损检查的第二检查步骤”。
另外，第[0018]段描述了“在第二检查步骤中，至少测量每个待检查的处理对象的表面侧的残余应力。测量方法是使用包括X射线发生源、第一检测元件、第二检测元件和移动机构的应力测量设备的方法”。
根据专利文献1中公开的发明，能够管理经过喷丸加工的每个处理对象的加工程度。
引用列表
专利文献
专利文献1：WO-A-2017/199959
发明内容
技术问题
例如，在将专利文献1中公开的发明应用于螺旋弹簧的制造方法的情况下，可以想到在确定弹丸的投射条件时使用应力测量装置的实施方式。一般来说，应力测量装置是昂贵的。因此，在该实施方式中，确定弹丸的投射条件的成本很高。
本发明的目的在于提供一种能够廉价地确定弹丸的投射条件的弹丸的投射条件的确定方法等。
解决问题的方案
作为深入研究的结果，本发明人发现，通过对形成有被覆膜的螺旋弹簧进行喷丸处理然后目视检查被覆膜是否残留，能够廉价地掌握喷丸处理中的弹丸的投射条件是否合适。
另外，本发明人发现，在通过应力喷丸处理制造其中螺旋弹簧的至少轴向端部处的卷绕角变化的所谓的封闭端螺旋弹簧和开放端螺旋弹簧来作为在乘员跨骑的鞍型车辆(其实例包括两轮车辆或三轮车辆)的悬挂装置中使用的螺旋弹簧的情况下，与其他部位相比，卷绕角发生变化的部位更不易与弹丸碰撞。从提高螺旋弹簧整体的疲劳强度的角度出发，优选使弹丸与螺旋弹簧的每个部位碰撞，并且优选使弹丸也与卷绕角变化的部位碰撞。根据本发明人的发现，在对形成了被覆膜的螺旋弹簧进行应力喷丸处理且视觉确认没有残留被覆膜的情况下，能够确定包括压缩载荷的变化在内的应力喷丸处理条件作为螺旋弹簧的应力喷丸处理中的弹丸的投射条件，并且能够廉价地掌握投射条件。可以想到通过使用以这样的方式掌握的投射条件作为螺旋弹簧的制造条件，能够廉价地制造螺旋弹簧。本发明是基于这样的发现而完成的。
在下文中，将描述本公开。本发明中的“喷丸处理的条件”是包括弹丸的条件和螺旋弹簧的条件的概念。另外，本发明中的“弹丸的投射条件”除了包括由例如，弹丸的投射速度、投射时间、材料、平均粒径和投射角度表示的弹丸本身的条件之外，还能够包括诸如轴向相邻的螺旋弹簧卷绕之间的间隙(螺旋弹簧节距)、施加于螺旋弹簧的压缩载荷的大小这样的与弹丸碰撞的螺旋弹簧的条件。
根据本公开的一个方面，提供一种弹丸的投射条件的确定方法，包括：在螺旋弹簧的表面形成被覆膜的第一步骤；执行将所述弹丸投射到形成有所述被覆膜的所述螺旋弹簧的喷丸处理的第二步骤；以及检查进行了喷丸处理的螺旋弹簧上是否有被覆膜残留的第三步骤。在所述第三步骤中确认有所述被覆膜残留的情况下，改变包括所述弹丸的投射速度、所述弹丸的投射时间、所述弹丸的材料和所述弹丸的平均粒径的喷丸处理的条件中的至少一者以上，并且重复所述第二步骤和所述第三步骤，直到没有所述被覆膜残留。在所述第三步骤中确认没有所述被覆膜残留的情况下，将获得没有被覆膜残留的螺旋弹簧的所述第二步骤中的喷丸处理的条件确定作为所述弹丸的投射条件。
根据本公开的另一方面，提供一种制造螺旋弹簧的方法，包括：条件确定步骤，通过弹丸的投射条件的确定方法来确定喷丸处理的条件；以及喷丸步骤，使用所述条件确定步骤中确定的条件对螺旋弹簧进行喷丸处理。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够廉价地确定弹丸的投射条件的弹丸的投射条件的确定方法等。
附图说明
图1是说明根据本发明的弹丸的投射条件的确定方法的流程图。
图2是示出制备步骤的示图。
图3A是示出第一步骤的示图。
图3B是沿图3A的线3B-3B截取的截面图。
图4A是示出螺旋弹簧压缩的示图。
图4B是示出应力喷丸的示图。
图4C是沿图4B的线4C-4C截取的截面图。
图5A是示出被覆膜残留的示例的示图。
图5B是示出没有被覆膜残留的示例的示图。
图6是示出根据本发明的螺旋弹簧的制造方法的流程图。
参考标记列表
30、30a、30b：螺旋弹簧
31：两端部处的卷绕
32：相邻卷绕
36：被覆膜
42：弹丸
具体实施方式
下面将参照附图描述本发明的实施例。附图中所示的实施方式是本发明的示例，并且本发明不限于该形式。
1.弹丸的投射条件的确定方法
图1是示出根据本发明的弹丸的投射条件的确定方法(以下，在一些情况下称为“本发明的确定方法”)的流程图。如图1所示，本发明的确定方法包括制备步骤、第一步骤、第二步骤和第三步骤。
1.1.制备步骤
图2是示出制备步骤的示图。制备步骤是如下的步骤：制备螺旋弹簧以经历从稍后描述的第一步骤开始的步骤。在制备步骤中制备的螺旋弹簧30的形式没有特别限制。
在制备步骤中，能够制备螺旋弹簧，该螺旋弹簧用于例如设置在乘员跨骑的鞍型车辆的车身与前轮之间的前叉中或用于设置在鞍型车辆的车身与后轮之间的后坐垫中。图2所示的螺旋弹簧30能够作为这种螺旋弹簧的示例。
在自由长度为L1、线圈中心直径为D的螺旋弹簧30中，仅在两端部的卷绕31和31处卷绕角变化，并且因此，两端部处的卷绕31和31分别与相邻的卷绕32和32接触。换言之，螺旋弹簧30是封闭端螺旋弹簧。
在制备步骤中制备封闭端螺旋弹簧的情况下，螺旋弹簧可以是卷绕角在两个阶段变化的两阶端节距弹簧，或者可以是卷绕角在三个阶段以上变化的弹簧，也可以是如图2所示的一阶段节距弹簧，其卷绕角仅在端部处在一个阶段中变化。
此外，在制备步骤中制备的螺旋弹簧不限于图2所示的封闭端螺旋弹簧。在制备步骤中制备的螺旋弹簧可以是开放端螺旋弹簧，其中通过改变包括端部的部位处的卷绕角度，使两端部处的卷绕接近与该卷绕相邻的卷绕。在此，在本发明中，“端部处的卷绕接近与该卷绕相邻的卷绕”是指端部处的卷绕和与该卷绕相邻的卷绕之间的间隙为3mm以下。
1.2.第一步骤
第一步骤是在制备步骤中所制备的螺旋弹簧的表面上形成被覆膜的步骤。如何在螺旋弹簧的表面形成被覆膜不受特别限制。例如，能够通过刷涂、气压喷涂、浸涂、静电喷涂、电沉积涂覆、粉末涂覆等在螺旋弹簧的表面形成被覆膜。例如，从便于在螺旋弹簧的整个外周均匀地形成被覆膜的角度来看，优选第一步骤是通过静电喷涂在螺旋弹簧的表面形成被覆膜的步骤，如图3A所示。
通过进行第一步骤，能够获得例如图3B所示的在螺旋弹簧的整个外周形成被覆膜36的螺旋弹簧30a。第一步骤中形成的被覆膜36的材料和厚度没有特别限制。
能够使用例如三聚氰胺树脂涂料等来形成被覆膜36。另外，被覆膜36的厚度可以为例如125μm以上且150μm以下。
如稍后描述的，在包括端部的部位的卷绕角变化的封闭端螺旋弹簧或开放端螺旋弹簧中，与卷绕角在全长上不改变的螺旋弹簧相比，弹丸不太可能与卷绕角变化的部位发生碰撞，并且因此弹丸的碰撞形式可能取决于螺旋弹簧的部位而不同。在制备步骤中制备了封闭端螺旋弹簧或开口端螺旋弹簧的情况下，优选在后述的第三步骤中检查在螺旋弹簧的整个外周上的被覆膜的残留状态。鉴于此，从能够检查在螺旋弹簧的整个外周上的被覆膜的残留状态的角度，优选第一步骤是在螺旋弹簧的整个外周上形成被覆膜的步骤。
1.3.第二步骤
第二步骤是对在第一步骤中形成了被覆膜的螺旋弹簧进行投射弹丸的喷丸处理的步骤。第二步骤中的喷丸处理可以是不对螺旋弹簧施加压缩载荷的喷丸处理，或者也可以是在对螺旋弹簧施加压缩载荷的状态下进行的应力喷丸处理。
此外，可以对被加热的螺旋弹簧进行喷丸处理，或者也可以对未加热的螺旋弹簧进行喷丸处理。从容易且廉价地制造高疲劳强度的螺旋弹簧的角度出发，优选包括在室温下对未加热的螺旋弹簧进行应力喷丸处理的步骤。因此，在实施本发明的确定方法以确定用于容易且廉价地制造高疲劳强度的螺旋弹簧的制造条件的情况下，优选的是第二步骤是在室温下对未加热的螺旋弹簧进行应力喷丸处理的步骤。
在进行这种实施方式的第二步骤的情况下，螺旋弹簧30a被压缩了长度L2，如图4A所示。随后，如图4B所示，在保持对螺旋弹簧30a施加压缩载荷的状态的同时，对螺旋弹簧30a进行喷丸处理。换言之，对螺旋弹簧30a进行应力喷丸处理。结果，能够获得经应力喷丸的螺旋弹簧30b。
从例如在上述实施方式的第二步骤中在短时间内容易地施加足够的压缩残余应力的角度来看，优选的是在螺旋弹簧30a被压缩长度L2的情况下，由(L1-L2)/L1定义的压缩率为0.45以上。另外，从例如容易施加足够的压缩残余应力的角度出发，优选的是压缩率为0.7以下。换言之，第二步骤中的压缩率优选为0.45以上且0.7以下。利用在压缩率为0.45以上且0.7以下的范围内的压缩，能够施加足够的压缩残余应力，并且因此容易制造提高了疲劳强度的螺旋弹簧。
1.4.第三步骤
第三步骤是检查在第二步骤中进行了喷丸处理的螺旋弹簧上是否残留有被覆膜的步骤。从能够廉价地确定弹丸的投射条件的角度出发，优选的是第三步骤是目视检查被覆膜是否残留的步骤。
在第二步骤是获得螺旋弹簧30b的步骤的情况下，第三步骤是检查被覆膜36是否残留在螺旋弹簧30b上的步骤。在此，在包括端部的部位处的卷绕角变化的封闭端螺旋弹簧30b中，与卷绕角在全长上不变化的螺旋弹簧相比，弹丸42不太可能与卷绕角变化的部位发生碰撞，并且因此被覆膜36更容易残留。因此，优选的是第三步骤是在螺旋弹簧的整个外周上检查被覆膜是否残留的步骤。
在第三步骤中确认有被覆膜残留的情况下，改变至少包括投射速度、投射时间、材料和弹丸的平均粒径的喷丸处理的条件中的至少一个以上，并且重复第二步骤和第三步骤，直到被覆膜没有残留。
另一方面，在第三步骤中确认被覆膜没有残留的情况下，将获得被覆膜没有残留的螺旋弹簧的第二步骤中的喷丸处理条件确定作为弹丸的投射条件。
例如，在第二步骤是获得应力喷丸螺旋弹簧30b的步骤并且在第三步骤中确认被覆膜36有残留的情况下，改变至少包括弹丸42的投射速度、弹丸42的投射时间、弹丸42的材料、弹丸42的平均粒径、弹丸42的投射角度和施加于螺旋弹簧30a的压缩载荷的大小的喷丸处理的条件中的至少一个以上，并且重复第二步骤和第三步骤，直到被覆膜3没有6残留。
另一方面，在第三步骤中确认被覆膜36没有残留的情况下，将获得被覆膜36没有残留的螺旋弹簧30b的第二步骤中的喷丸处理(应力喷丸处理)的条件确定作为弹丸42的投射条件。
在本发明的确定方法中，当螺旋弹簧处于例如图5A所示的状态时，被覆膜36残留在箭头指示的部位处，并且因此能够确定被覆膜36残留。更具体地，能够确定取决于螺旋弹簧30b的部位被覆膜36的残留状态不同。另一方面，当螺旋弹簧处于例如图5B所示的状态时，能够确定被覆膜36没有残留。
此处，在第三步骤中确认被覆膜36有残留并且取决于螺旋弹簧30b的部位(螺旋弹簧30b的各个部位)被覆膜36的残留状态不同的情况下，螺旋弹簧30b具有弹丸42可能碰撞的部位和弹丸42不太可能碰撞的部位。如果存在弹丸42不太可能碰撞的部位，则难以增大该部位处的压缩残余应力，并且因此在使用螺旋弹簧时该部位可能损坏。鉴于此，从例如容易制造提高了疲劳强度的螺旋弹簧的角度出发，优选的是减少易损伤的部位(即，弹丸42不太可能碰撞的部位)。为了减少弹丸42不太可能碰撞的部位，认为改变弹丸42与螺旋弹簧30b之间的碰撞时的角度是有效的。作为改变角度的方法，可以考虑改变施加于螺旋弹簧30b上的压缩载荷的大小或向螺旋弹簧30b投射的弹丸42的投射角度。鉴于此，在第三步骤中确认被覆膜36有残留并且取决于螺旋弹簧30b的部位被覆膜36的残留状态不同的情况下，优选的是改变施加于螺旋弹簧的压缩载荷的大小和弹丸42的投射角度中的至少一者。
另一方面，在第三步骤中确认被覆膜36有残留并且取决于螺旋弹簧30b的部位(螺旋弹簧30b的各个部位)被覆膜36的残留状态不存在不同的情况下，认为弹丸42均匀地与螺旋弹簧30b碰撞。鉴于此，在此情况下，从例如在比获得螺旋弹簧30b的第二步骤的时间更短的时间内实现不残留被覆膜36的状态的角度来看，通过选择选自以下中的一个以上来改变第二步骤的条件：相比于第二步骤的条件，提高弹丸42的投射速度、使弹丸42的材料变硬以及增大弹丸42的平均粒径。同时，在弹丸42的投射速度、材料和平均粒径相对于获得螺旋弹簧30b的第二步骤的条件没有改变的情况下，能够以延长弹丸42的投射时间的方式改变第二步骤的条件。
根据上述本发明的确定方法，通过检查是否残留被覆膜，能够确定其中被覆膜没有残留的弹丸的投射条件，而无需使用诸如应力测量设备这样的昂贵设备。在本发明的确定方法中，“被覆膜没有残留”是指进行喷丸处理前形成的被覆膜被弹丸去除。因此，根据本发明，能够廉价地确定使弹丸与螺旋弹簧的表面均匀地碰撞的弹丸的投射条件。
2.制造螺旋弹簧的方法
图6是示出根据本发明的螺旋弹簧的制造方法(以下，在一些情况下称为“本发明的制造方法”)的流程图。如图6所示，本发明的制造方法包括条件确定步骤和喷丸步骤。
2.1.条件确定步骤
条件确定步骤是通过上述弹丸的投射条件的确定方法来确定喷丸处理的条件的步骤。弹丸的投射条件的确定方法的细节如上所述，并且因此在这里省略对其的描述。作为条件确定步骤的结果，能够廉价地确定使弹丸与螺旋弹簧的表面均匀碰撞的弹丸的投射条件。
2.2.喷丸步骤
喷丸步骤是使用在条件确定步骤中所确定的条件对螺旋弹簧进行喷丸处理的步骤。在条件确定步骤中，廉价地确定使弹丸与螺旋弹簧的表面均匀地碰撞的弹丸的投射条件。因此，通过在该投射条件下进行喷丸处理，能够廉价地制造提高了疲劳强度的螺旋弹簧。
喷丸处理步骤可以是对未施加压缩载荷的螺旋弹簧进行喷丸处理的实施方式，或者可以是对施加了压缩载荷的螺旋弹簧进行喷丸处理的应力喷丸的实施方式。施加了压缩载荷的螺旋弹簧的节距小，并且因此与未施加压缩载荷的螺旋弹簧相比，弹丸难以均匀地与螺旋弹簧的表面碰撞。鉴于此，在本发明的制造方法中，根据本发明的确定方法，能够确定使弹丸均匀地与螺旋弹簧的表面碰撞的应力喷丸中的弹丸的投射条件，并且因此即使在应力喷丸中，弹丸也能均匀地与螺旋弹簧表面碰撞。
在喷丸步骤中进行了喷丸处理的螺旋弹簧可以是卷绕角在全长上不改变的螺旋弹簧。此外，螺旋弹簧可以是所谓的封闭端螺旋弹簧或者所谓的开口端螺旋弹簧，在封闭端螺旋弹簧中，由于包括端部的部位处的卷绕角变化，端部处的卷绕接触与该卷绕相邻的卷绕，而在开放端螺旋弹簧中，由于包括端部的部位处的卷绕角改变，端部处的卷绕接近与该卷绕相邻的卷绕。在封闭端螺旋弹簧或开口端螺旋弹簧中，例如，端部处的卷绕和与该卷绕相邻的卷绕之间的间隙窄，并且因此弹丸难以与端部处的卷绕碰撞。鉴于此，在本发明的制造方法中，根据本发明的确定方法，能够确定使弹丸与封闭端螺旋弹簧或开口端螺旋弹簧的表面均匀碰撞的弹丸的投射条件，并且因此即使在封闭端螺旋弹簧或开口端螺旋弹簧中，弹丸也能均匀地与螺旋弹簧的表面碰撞。
喷丸步骤可以是对加热的螺旋弹簧进行喷丸处理的实施方式，或者可以是对未加热的螺旋弹簧进行喷丸处理的实施方式。螺旋弹簧加热需要螺旋弹簧加热装置。因此，从能够廉价地制造螺旋弹簧的角度出发，优选的是在室温下对未加热的螺旋弹簧进行喷丸处理。
上述本发明的制造方法包括通过本发明的确定方法来确定喷丸处理的条件的条件确定步骤。根据该条件确定步骤，能够廉价地确定使弹丸与螺旋弹簧的表面均匀地碰撞的弹丸的投射条件。
因此，根据本发明的制造方法，通过在由该条件确定步骤确定的条件下进行喷丸处理的加工来制造螺旋弹簧，能够廉价地制造提高了疲劳强度的螺旋弹簧。
工业应用性
通过本发明的制造方法制造的螺旋弹簧适合作为鞍型车辆中的悬挂装置弹簧。

Claims (6)

1.一种弹丸的投射条件的确定方法，包括：
第一步骤，在螺旋弹簧的表面上形成被覆膜；
第二步骤，执行将所述弹丸投射到形成有所述被覆膜的所述螺旋弹簧上的喷丸处理；以及
第三步骤，检查执行了所述喷丸处理的所述螺旋弹簧上是否残留有所述被覆膜，其中：
在所述第三步骤中确认残留有所述被覆膜的情况下，改变包括所述弹丸的投射速度、所述弹丸的投射时间、所述弹丸的材料和所述弹丸的平均粒径的所述喷丸处理的条件中的至少一个以上，并且重复所述第二步骤和所述第三步骤，直到所述被覆膜没有残留，并且
在所述第三步骤中确认所述被覆膜没有残留的情况下，将获得所述被覆膜没有残留的所述螺旋弹簧的所述第二步骤中的所述喷丸处理的条件确定作为所述弹丸的投射条件。
2.根据权利要求1所述的弹丸的投射条件的确定方法，其中，
所述喷丸处理是在压缩载荷施加于所述螺旋弹簧的状态下进行的应力喷丸处理。
3.根据权利要求2所述的弹丸的投射条件的确定方法，其中：
所述喷丸处理的条件还包括施加于所述螺旋弹簧的压缩载荷的大小和所述弹丸的投射角度，
在所述第三步骤中确认残留有所述被覆膜并且取决于所述螺旋弹簧的部位所述被覆膜的残留状态不同的情况下，改变施加于所述螺旋弹簧的所述压缩载荷的大小和所述弹丸的所述投射角度中的至少一者，并且
在所述第三步骤中确认残留有所述被覆膜并且取决于所述螺旋弹簧的部位所述被覆膜的残留状态不同的情况下，改变从所述弹丸的投射速度、所述弹丸的投射时间、所述弹丸的材料和所述弹丸的大小所组成的组中选择的至少一者以上。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的弹丸的投射条件的确定方法，其中，
在所述螺旋弹簧中，通过改变包括端部的部位处的卷绕角，端部处的卷绕接触或者接近与该卷绕相邻的卷绕。
5.一种螺旋弹簧的制造方法，包括：
条件确定步骤，通过根据权利要求1至4中任一项所述的弹丸的投射条件的确定方法来确定喷丸处理的条件；以及
喷丸步骤，使用在所述条件确定步骤中确定的条件对螺旋弹簧进行喷丸处理。
6.根据权利要求5所述的螺旋弹簧的制造方法，其中，
所述喷丸处理是对未加热的所述螺旋弹簧进行的喷丸处理。
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