CN115261586A - 一种接触簧片热处理定型工艺 - Google Patents
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Abstract
一种接触簧片热处理定型工艺，包括步骤S1：将接触簧片装入热处理定型工装内；热处理定型工装各部件的材质的热膨胀系数与铍青铜的热膨胀系数相同或相近；步骤S2：将装好接触簧片的热处理定型工装放入到真空炉内进行热处理；步骤S3：对热处理后的接触簧片进行硬度检测，以及利用筛选工装对接触簧片进行平面度检测；筛选工装上设置有方形孔，该方形孔的高度与接触簧片厚度相匹配；若接触簧片能从方形孔中自由通过，则接触簧片平面度合格，并对合格的接触簧片电镀Cu/Ep·Cu1Ni2Au1hd；步骤S4：对焊装时发生变形的接触簧片进行返修，利用热处理工装进行装夹，利用恒温烘箱进行去应力退火。通过本发明，保障保证了热处理后接触簧片的硬度、弹性、形状以及平面度。
Description
技术领域
本发明涉及接触簧片的热处理技术领域，尤其涉及一种接触簧片热处理定型工艺。
背景技术
铍青铜具有良好的弹性、耐磨性、耐疲劳性及较高的强度、硬度，被广泛用作接点、插孔、插芯、接触片等弹性元件而应用于弹上系统。
如图1、图2所示为弹上系统中常见的簧片结构，作为弹上系统执行机构的重要部件，直接关系着执行机构接收指令并产生动作的准确性。该簧片结构为主要由接触簧片、触点3、接点4以及座体5组成，在该簧片结构中，接触簧片具备良种结构，分别为第一接触簧片1和第二接触簧片2，结构分别如图3、图4所示，第一接触簧片1和第二接触簧片2的材料均为铍青铜，牌号为QBe2，Y状态，厚度均为0.15mm或0.2mm。其中，第一接触簧片1最长17mm，最宽4mm；第二接触簧片2最长10mm，最宽8mm。第一接触簧片1、第二接触簧片2机加工完成后，要进行热处理定型以获得良好弹性及平面度。上述接触簧片(第一接触簧片1、第二接触簧片2)热处理定型指标有两个：(1)硬度HV＝320～380；(2)平面度≤0.10mm。
经检索，公开号为CN112775218A的专利文件公开了一种铍青铜簧片成型和热处理的复合处理工装及方法，采用簧片成型和热处理复合处理的方法，簧片直接在特定工装内折弯成型，与特定工装截面完全贴合，减少热处理变形，并且无需再将折弯后的簧片小心地与工装进行装配，通过簧片折弯成型和热处理复合处理的工艺，杜绝了工装装配过程中易出现的二次折弯或簧片与工装不匹配问题的出现，提高簧片热处理加工的合格率。
又如公开号为CN112626328A的专利文件公开了一种新型弹簧片热处理加工工艺，将卷曲的弹簧片原材料进行压直后热处理，有效的避免卷曲弹簧片直接热处理弹性定型，而松开预压螺母后再施加10N/㎡的压紧力，避免弹簧片和弹簧片夹具在热处理受压膨胀是相互挤压形变，影响弹簧片的加工质量，而铍青铜弹簧片经过缓慢升温一级保温和缓慢升温二级保温处理热处理，使得铍青铜弹簧片能够有效析出溶质原子铍，在高温环境下，溶质原子铍能够充分固溶于母体铜中强化基体，使得弹簧片的金相组织更加细腻，获得弹簧片所需的平面度及硬度要求，提高弹簧片的综合使用性能。
但是，上述专利文件中公开的热处理定型工艺并不适合图1至图4中所示簧片结构中接触簧片的热处理定型，主要不足在于：
(1)热处理定型效果差，零件弹性不良出现回弹，导致第一接触簧片1、第二接触簧片2在焊装成簧片结构的过程中极易变形、折断，需要更换，更换率达50％，从而造成极大的浪费，既增大成本，降低焊装效率；
(2)在平面度的检测过程中，为了保证检测结果的客观、准确，既不能用外力摁压零件也不能用工装约束零件，由于第一接触簧片1、第二接触簧片2厚度薄，所以利用塞尺在插入零件时零件就会移动，很难完成平面度的检测。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种接触簧片热处理定型工艺，旨在解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种接触簧片热处理定型工艺，包括以下步骤：
步骤S1：将接触簧片装入热处理定型工装内；热处理定型工装包括底座和压板，接触簧片装在底座和压板之间，底座和压板通过螺柱和蝶形螺母锁紧，所述底座、压板以及螺柱的材质的热膨胀系数与铍青铜的热膨胀系数相同或相近；
步骤S2：将装好接触簧片的热处理定型工装放入到真空炉内进行热处理；
步骤S3：对热处理后的接触簧片进行硬度检测，以及利用筛选工装对接触簧片进行平面度检测；筛选工装上设置有方形孔，该方形孔的高度与接触簧片厚度相匹配；若接触簧片能从方形孔中自由通过，则接触簧片平面度合格，并对合格的接触簧片电镀Cu/Ep·Cu1Ni2Au1hd；若不能自由通过，则接触簧片平面度不合格；
步骤S4：对焊装时发生变形的接触簧片进行返修：利用热处理定型工装对变形的接触簧片进行装夹，利用恒温烘箱进行去应力退火。
优选的，所述底座、压板以及螺柱的材质均为1Cr18Ni9Ti。
优选的，所述底座的上表面以及压板下表面的平面度<0.05mm；表面粗糙度不大于Ra1.6。
优选的，在底座上表面的周边设置有定位凸台；所述压板的周面与定位凸台的内侧面相配合。
优选的，在步骤S2中，所采用的真空炉的真空度数量级为10-2Pa，进行热处理时，采用室温入炉，热处理加热温度为250～260℃，升温时间为40～55min，保温时间为120～130min；冷却方式采用随炉冷却至≤100℃时出炉，然后空冷至室温后拆除热处理定型工装，即可取出接触簧片。
优选的，在步骤S4中，利用恒温烘箱进行去应力退火，入炉方式为200℃入炉，去应力退火加热温度为190～210℃，保温时间为50～60min；冷却方式采用空冷至室温，拆除热处理定型工装，即可取出接触簧片。
优选的，在步骤S1以及步骤S4中，在对接触簧片进行装夹之前，先对热处理定型工装进行超声波清洗，清洗方式为：将热处理定型工装的各部件拆散后一起装入料框后室温放入超声波清洗机，在40℃～50℃下保温10min～12min，然后取出各部件在流动的清水下冲洗3min～5min，用压缩空气吹干水份。
优选的，在步骤S1中，在对接触簧片进行装夹之前，先采用无水乙醇对接触簧片进行清洗，并自然晾干10min～15min；将接触簧片阵列排布在底座上时，相邻接触簧片之间的间隔≥1mm。
优选的，将对筛选工装的各部件拆散后一起装入料框后室温放入超声波清洗机，在40℃～50℃下保温10min～12min，然后取出各部件在流动的清水下冲洗3min～5min，用压缩空气吹干水份。
优选的，步骤S3中所述的筛选工装包括盖板和型块，在型块的上表面上设置有沉槽，所述盖板的下表面、以及沉槽的槽底平面度均≤0.01mm；所述盖板通过螺钉固定在型块的上表面，沉槽与盖板的下表面共同形成方形孔；在对接触簧片进行平面度检测时，将筛选工装立放在工作台面上，使得方形孔处于竖直方向。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果如下：
(1)本发明中采用的热处理定型工装的底座、压板以及螺柱的材质的热膨胀系数与铍青铜的热膨胀系数相同或相近，在进行热处理时，热处理定型工装的膨胀与材质为铍青铜的接触簧片以相同或相近的膨胀系数发生同步膨胀，接触簧片与工装变形一致性，有利于保证接触簧片的热处理定型效果，进而保障保证了热处理后接触簧片的硬度、弹性、形状以及平面度。
(2)在本发明中，通过利用筛选工装对接触簧片进行平面度检测，热处理后的接触簧片能从筛选工装的方形孔中自由通过，则接触簧片平面度合格；若不能自由通过，则接触簧片平面度不合格；有效地解决了现有技术中利用塞尺检测困难的问题。
(3)通过采用本发明所提供的接触簧片热处理定型工艺，焊装过程中接触簧片的更换率从原来的50％降至10％，节省了成本，提高了效率。
(4)在本发明中，通过增加返修工艺，对焊装过程中变形的接触簧片进行返修，极大地减少了浪费。另外，由于返修的接触簧片表面已经镀金，因此采取的是去应力退火方式，设备为恒温烘箱，无需真空炉。采用去应力退火方式完全能消除焊装过程以及变形零件矫形过程产生的应力，达到稳定尺寸、形状之作用，既符合经济原则，同时又不影响零件硬度，还保证镀金层不受影响。
(5)在本发明中，通过设置合理的热处理参数，有利于保证接触换片的效果：A、升温时间，既能保证工装及零件受热均匀，又能减少零件氧化。B、加热温度，既能保证零件热处理效果，又能保证硬度指标；若低于该温度，则定型效果不良，硬度高于技术指标；高于本温度，硬度低于技术指标。C、保温时间，保温时间太短，达不到定型效果，形状、尺寸及平面度不易保证；保温时间太长，不符合节能降耗原则。D、冷却方式，能充分保证热处理定型效果，减少零件表面氧化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为弹上系统中常见的簧片结构的主视图；
图2为弹上系统中常见的簧片结构的俯视图；
图3为弹上系统中常见的簧片结构中第一接触簧片的示意图；
图4为弹上系统中常见的簧片结构中第二接触簧片的示意图；
图5为本发明中热处理定型工装的主视图；
图6为本发明中热处理定型工装去掉压板后的俯视图；
图7为本发明中热处理定型工装的压板的主视图；
图8为本发明中热处理定型工装的压板的俯视图；
图9为本发明中热处理定型工装的底座的主视图
图10为本发明中热处理定型工装的底座的俯视图；
图11为图10中A-A剖视图；
图12为本发明中热处理定型工装的螺柱的主视图；
图13为本发明中热处理定型工装的螺柱的俯视图；
图14为本发明中筛选工装的主视图；
图15为本发明中筛选工装的俯视图；
图16为本发明中筛选工装的型块的主视图；
图17为本发明中筛选工装的型块的俯视图；
图18为本发明中第一接触簧片在底座上排布的示意图；
图19为本发明中第二接触簧片在底座上排布的示意图
附图标号说明：1、第一接触簧片；2、第二接触簧片；3、触点；4、接点；5、座体；6、压板；7、底座；701、定位凸台；8、蝶形螺母；9、螺柱；10、盖板；11、型块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，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作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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例一：
一种接触簧片热处理定型工艺，包括以下步骤：
步骤S1：将接触簧片装入热处理定型工装内；结合图5、图6所示，热处理定型工装包括底座7和压板6，接触簧片装在底座7和压板6之间，底座7和压板6通过螺柱9和蝶形螺母8锁紧，所述底座7、压板6以及螺柱9的材质的热膨胀系数与铍青铜的热膨胀系数相同或相近；结合图10至图13所示，在底座7以及压板6的长侧边上分别设置有凸耳用于穿设所述螺柱9，螺柱9的螺钉头两侧设置有相互平行的切平面，在底座7长侧边的凸耳上设置有腰形孔用于与螺柱9的螺钉头相配合用于防止螺柱9发生旋转；
步骤S2：将装好接触簧片的热处理定型工装放入到真空炉内进行热处理；
步骤S3：对热处理后的接触簧片进行硬度检测，以及利用筛选工装对接触簧片进行平面度检测；结合图14所示，筛选工装上设置有方形孔，该方形孔的高度H与接触簧片厚度相匹配；若接触簧片能从方形孔中自由通过，则接触簧片平面度合格，并对合格的接触簧片电镀Cu/Ep·Cu1Ni2Au1hd；若不能自由通过，则接触簧片平面度不合格；
步骤S4：对焊装时发生变形的接触簧片进行返修：利用热处理定型工装对变形的接触簧片进行装夹，利用恒温烘箱进行去应力退火。
在本实施例中，所述底座7、压板6以及螺柱9的材质均为1Cr18Ni9Ti。底座7和压板6依靠自身的平整度在预紧力的作用下使接触簧片在热处理过程中的变形得以抑制，同时，热处理定型工装的膨胀与接触簧片保持一致，从而得到更好的平整度。
在本实施例中，所述底座7的上表面以及压板6下表面的平面度<0.05mm；表面粗糙度不大于Ra1.6。
结合图5及图6所示，在底座7上表面的周边设置有定位凸台701；所述压板6的周面与定位凸台701的内侧面相配合。定位凸台701用于限制压板6在长方向以及宽方向的移动，对压板6起到限位作用，避免在热处理温度升高时，压板6与底座7发生错位。
在本实施中，在步骤S2中，所采用的真空炉的真空度数量级为10-2Pa，进行热处理时，采用室温入炉，热处理加热温度为250℃，升温时间为40min，保温时间为120min；冷却方式采用随炉冷却至≤100℃时出炉，然后空冷至室温后拆除热处理定型工装，即可取出接触簧片。
在本实施例中，在步骤S4中，利用恒温烘箱进行去应力退火，入炉方式为200℃入炉，去应力退火加热温度为190℃，保温时间为50min；冷却方式采用空冷至室温，拆除热处理定型工装，即可取出接触簧片。
在本实施例中，在步骤S1以及步骤S4中，在对接触簧片进行装夹之前，先对热处理定型工装进行超声波清洗，清洗方式为：将热处理定型工装的各部件拆散后一起装入料框后室温放入超声波清洗机，在40℃下保温10min，然后取出各部件在流动的清水下冲洗3min，用压缩空气吹干水份。
在本实施例中，在步骤S1中，在对接触簧片进行装夹之前，先采用无水乙醇对接触簧片进行清洗，并自然晾干10min；将接触簧片阵列排布在底座7上时，相邻接触簧片之间的间隔≥1mm。
在本实施例中，在步骤S3中，利用筛选工装对接触簧片进行平面度检测时，先对筛选工装进行超生声波清，清洗方式为：将对筛选工装的各部件拆散后一起装入料框后室温放入超声波清洗机，在40℃下保温10min，然后取出各部件在流动的清水下冲洗3min，用压缩空气吹干水份。
在本实施例中，步骤S3中所述的筛选工装包括盖板10和型块11，在型块11的上表面上设置有沉槽12，所述盖板10的下表面、以及沉槽12的槽底平面度均≤0.01mm；所述盖板10通过螺钉固定在型块11的上表面，沉槽12与盖板10的下表面共同形成方形孔；在对接触簧片进行平面度检测时，将筛选工装立放在工作台面上，使得方形孔处于竖直方向。
实施例二：
基于实施例一，实施例二与实施例一的不同之处在于：
在步骤S2中，所采用的真空炉的真空度数量级为10-2Pa，进行热处理时，采用室温入炉，热处理加热温度为260℃，升温时间为55min，保温时间为130min；冷却方式采用随炉冷却至≤100℃时出炉，然后空冷至室温后拆除热处理定型工装，即可取出接触簧片。
在步骤S4中，利用恒温烘箱进行去应力退火，入炉方式为200℃入炉，去应力退火加热温度为210℃，保温时间为60min；冷却方式采用空冷至室温，拆除热处理定型工装，即可取出接触簧片。
在步骤S1以及步骤S4中，在对接触簧片进行装夹之前，先对热处理定型工装进行超声波清洗，清洗方式为：将热处理定型工装的各部件拆散后一起装入料框后室温放入超声波清洗机，在50℃下保温12min，然后取出各部件在流动的清水下冲洗5min，用压缩空气吹干水份。
在步骤S1中，在对接触簧片进行装夹之前，先采用无水乙醇对接触簧片进行清洗，并自然晾干15min；将接触簧片阵列排布在底座7上时，相邻接触簧片之间的间隔≥1mm。
在步骤S3中，利用筛选工装对接触簧片进行平面度检测时，先对筛选工装进行超生声波清，清洗方式为：将对筛选工装的各部件拆散后一起装入料框后室温放入超声波清洗机，在50℃下保温12min，然后取出各部件在流动的清水下冲洗5min，用压缩空气吹干水份。
实施例三：
基于实施例一，实施例三与实施例一的不同之处在于：
在步骤S2中，所采用的真空炉的真空度数量级为10-2Pa，进行热处理时，采用室温入炉，热处理加热温度为255℃，升温时间为50min，保温时间为125min；冷却方式采用随炉冷却至≤100℃时出炉，然后空冷至室温后拆除热处理定型工装，即可取出接触簧片。
在步骤S4中，利用恒温烘箱进行去应力退火，入炉方式为200℃入炉，去应力退火加热温度为200℃，保温时间为55min；冷却方式采用空冷至室温，拆除热处理定型工装，即可取出接触簧片。
在步骤S1以及步骤S4中，在对接触簧片进行装夹之前，先对热处理定型工装进行超声波清洗，清洗方式为：将热处理定型工装的各部件拆散后一起装入料框后室温放入超声波清洗机，在45℃下保温11min，然后取出各部件在流动的清水下冲洗4min，用压缩空气吹干水份。
在步骤S1中，在对接触簧片进行装夹之前，先采用无水乙醇对接触簧片进行清洗，并自然晾干12min；将接触簧片阵列排布在底座7上时，相邻接触簧片之间的间隔≥1mm。
在步骤S3中，利用筛选工装对接触簧片进行平面度检测时，先对筛选工装进行超生声波清，清洗方式为：将对筛选工装的各部件拆散后一起装入料框后室温放入超声波清洗机，在45℃下保温11min，然后取出各部件在流动的清水下冲洗4min，用压缩空气吹干水份。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种接触簧片热处理定型工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：将接触簧片装入热处理定型工装内；热处理定型工装包括底座(7)和压板(6)，接触簧片装在底座(7)和压板(6)之间，底座(7)和压板(6)通过螺柱(9)和蝶形螺母(8)锁紧，所述底座(7)、压板(6)以及螺柱(9)的材质的热膨胀系数与铍青铜的热膨胀系数相同或相近；
步骤S2：将装好接触簧片的热处理定型工装放入到真空炉内进行热处理；
步骤S3：对热处理后的接触簧片进行硬度检测，以及利用筛选工装对接触簧片进行平面度检测；筛选工装上设置有方形孔，该方形孔的高度与接触簧片厚度相匹配；若接触簧片能从方形孔中自由通过，则接触簧片平面度合格，并对合格的接触簧片电镀Cu/Ep·Cu1Ni2Au1hd；若不能自由通过，则接触簧片平面度不合格；
步骤S4：对焊装时发生变形的接触簧片进行返修：利用热处理定型工装对变形的接触簧片进行装夹，利用恒温烘箱进行去应力退火。
2.如权利要求1所述的一种接触簧片热处理定型工艺，其特征在于，所述底座(7)、压板(6)以及螺柱(9)的材质均为1Cr18Ni9Ti。
3.如权利要求1所述的一种接触簧片热处理定型工艺，其特征在于，所述底座(7)的上表面以及压板(6)下表面的平面度<0.05mm；表面粗糙度不大于Ra1.6。
4.如权利要求1所述的一种接触簧片热处理定型工艺，其特征在于，在底座(7)上表面的周边设置有定位凸台(701)；所述压板(6)的周面与定位凸台(701)的内侧面相配合。
5.如权利要求1所述的一种接触簧片热处理定型工艺，其特征在于，在步骤S2中，所采用的真空炉的真空度数量级为10-2Pa，进行热处理时，采用室温入炉，热处理加热温度为250～260℃，升温时间为40～55min，保温时间为120～130min；冷却方式采用随炉冷却至≤100℃时出炉，然后空冷至室温后拆除热处理定型工装，即可取出接触簧片。
6.如权利要求1所述的一种接触簧片热处理定型工艺，其特征在于，在步骤S4中，利用恒温烘箱进行去应力退火，入炉方式为200℃入炉，去应力退火加热温度为190～210℃，保温时间为50～60min；冷却方式采用空冷至室温，拆除热处理定型工装，即可取出接触簧片。
7.如权利要求1所述的一种接触簧片热处理定型工艺，其特征在于，在步骤S1以及步骤S4中，在对接触簧片进行装夹之前，先对热处理定型工装进行超声波清洗，清洗方式为：将热处理定型工装的各部件拆散后一起装入料框后室温放入超声波清洗机，在40℃～50℃下保温10min～12min，然后取出各部件在流动的清水下冲洗3min～5min，用压缩空气吹干水份。
8.如权利要求1所述的一种接触簧片热处理定型工艺，其特征在于，在步骤S1中，在对接触簧片进行装夹之前，先采用无水乙醇对接触簧片进行清洗，并自然晾干10min～15min；将接触簧片阵列排布在底座(7)上时，相邻接触簧片之间的间隔≥1mm。
9.如权利要求1所述的一种接触簧片热处理定型工艺，其特征在于，在步骤S3中，利用筛选工装对接触簧片进行平面度检测时，先对筛选工装进行超生声波清，清洗方式为：将对筛选工装的各部件拆散后一起装入料框后室温放入超声波清洗机，在40℃～50℃下保温10min～12min，然后取出各部件在流动的清水下冲洗3min～5min，用压缩空气吹干水份。
10.如权利要求1所述的一种接触簧片热处理定型工艺，其特征在于，步骤S3中所述的筛选工装包括盖板(10)和型块(11)，在型块(11)的上表面上设置有沉槽(12)，所述盖板(10)的下表面、以及沉槽(12)的槽底平面度均≤0.01mm；所述盖板(10)通过螺钉固定在型块(11)的上表面，沉槽(12)与盖板(10)的下表面共同形成方形孔；在对接触簧片进行平面度检测时，将筛选工装立放在工作台面上，使得方形孔处于竖直方向。
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