CN212733979U - 一种用于制造高强度琴钢丝弹簧的模具 - Google Patents

Abstract

一种用于制造高强度琴钢丝弹簧的模具，包括有上模和下模，在上模底部设置有第一安装柱，在下模顶部设置有第二安装柱，在第一安装柱和第二安装柱的内部均中空形成有加热腔，在第一安装柱的端面上开设有中心孔，在第二安装柱的端面上也开设有中心孔，第一安装柱和第二安装柱的中心孔相互正对，当上模和下模合模后，第一安装柱和第二安装柱的端面能相互贴合，使得两者的加热腔连通，在所述上模和下模上还固定着驱动电机，所述第一安装柱和第二安装柱均由驱动电机驱动其升降，所述弹簧本体套设在所述第一安装柱和第二安装柱上；在所述第一安装柱的顶端、第二安装柱的底端形成有入气孔，加热气体由所述入气孔进入到所述加热腔中，还包括电加热机构，搭载在所述上模和下模上，所述电加热机构包括加热电极和气缸，所述气缸能驱动所述加热电极朝向所述第一安装柱、第二安装柱进给直至与所述弹簧本体接触。

Description

一种用于制造高强度琴钢丝弹簧的模具

技术领域

本实用新型涉及钢丝制品技术领域，特别是涉及一种高强度琴钢丝弹簧及其制造模具。

背景技术

琴钢丝是一种高级碳素弹簧钢丝，执行日标JIS T3522琴钢丝标准，故称琴钢丝，代表规格是Φ0.9mm，应用钢号为82B，强度范围：≥2750MPa，扭转值要≥25次，不得有表面脱碳等缺陷；其用途主要应用在汽车、精工机械、工具、仪表及民用大型伞业等行业，附价值相对较高。

琴钢丝由于强度和韧性指标都很高，生产过程有一定难度，现有的琴钢丝弹簧加工，一般是先由将钢丝进行盘条得到弹簧本体，随后利用回火工艺加热出成型的弹簧本体，再利用热定形工艺一边加热一边压缩加热后的弹簧本体，随后进行时效冷却处理得到永久定形，在对弹簧本体进行一系列的抛光打磨喷漆等表面处理。

但是，在上述的工艺中，热定形和回火工艺是分别在两个炉体中进行的，弹簧本体在两个炉体中进行转移时，热量会快速对外散发使得弹簧本体降温，如果降温幅度使得弹簧本体的温度低于热定形温度的下限，则需要对弹簧本体重新加热，非常的麻烦，并且这种升温降温的过程也容易降低不锈钢的韧性，使得弹簧本体的热定形质量下降。此外，现有技术中的工艺还存在着由于残余应力导致电极与弹簧本体的接触不够，电极的电加热热量无法充分传递给弹簧本体，使得弹簧本体的加热温度不达标的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述技术现状而提供一种高强度琴钢丝弹簧及其制造模具。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种高强度琴钢丝弹簧，包括由琴钢丝盘条制成的弹簧本体，琴钢丝按照质量百分比包括如下组分：C≤0.9%；

Si 含量为0.10-0.45％，硅能细化组织提高强韧性和淬透性；

Mn含量为 0.3-0.6％，还包括Ni≤0.05％，Ti≤0.05％，Cu≤0.3％，至少10.5%的Cr，其余为Fe；

所述弹簧本体具有顶端和底端，在顶端和底端之间为若干个弹簧绕圈，相邻两个弹簧绕圈之间的间距相等，且每一个弹簧绕圈的内径均相等。

一种用于制造上述高强度琴钢丝弹簧的模具，包括有上模和下模，在上模底部设置有第一安装柱，在下模顶部设置有第二安装柱，在第一安装柱和第二安装柱的内部均中空形成有加热腔，在第一安装柱的端面上开设有中心孔，在第二安装柱的端面上也开设有中心孔，第一安装柱和第二安装柱的中心孔相互正对，当上模和下模合模后，第一安装柱和第二安装柱的端面能相互贴合，使得两者的加热腔连通；

在所述上模和下模上还固定着驱动电机，所述第一安装柱和第二安装柱均由驱动电机驱动其升降，所述弹簧本体套设在所述第一安装柱和第二安装柱上；

在所述第一安装柱的顶端、第二安装柱的底端形成有入气孔，加热气体由所述入气孔进入到所述加热腔中，还包括电加热机构，搭载在所述上模和下模上，所述电加热机构包括加热电极和气缸，所述气缸能驱动所述加热电极朝向所述第一安装柱、第二安装柱进给直至与所述弹簧本体接触。

作为本实用新型的优选，在所述上模和所述下模上均设置有止动块，所述止动块由止动气缸控制升降。

作为本实用新型的改进，在所述加热腔中设置有复位弹簧。

作为本实用新型的进一步改进，所述驱动电机的电机轴上套设着齿轮，在第一安装柱和第二安装柱外套设着横条，横条上设置有齿条，所述齿条与所述齿轮啮合。

作为本实用新型的改进，所述加热电极通过欧姆加热加热弹簧本体，温度设定在250~500℃范围内。

作为本实用新型的进一步改进，在利用加热电极加热后，随即利用气加热方式对弹簧本体进行二次加热，气加热温度范围也设定在250~500℃。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：在电极对弹簧进行电加热后，可以在不更换设备的前提下在同一副模具中快速对弹簧进行回火处理，在上模和下模上均设置有环形的止动块，止动块由止动气缸控制升降，两个止动块之间的间距即为弹簧本体的标准高度，止动块能限制弹簧本体在热变形过程中发生长度改变，在加热电极后部设置有气缸，气缸能提供驱动力使得加热电极始终紧贴弹簧本体的表面，确保电加热效率，对向的热气输入，可以使得两股热气在中心孔位置发生对流和碰撞，有利于热气快速在加热腔中扩散，使得安装柱表面的各个位置的温升更加平衡。

附图说明

图1为本实用新型实施例中高强度琴钢丝弹簧的制造模具的结构示意图；

图2为图1中第二安装柱位置的局部结构示意图（第一安装柱位置的局部结构与第二安装柱类似）。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

如附图所示，本实施例为一种高强度琴钢丝弹簧，包括由琴钢丝盘条制成的弹簧本体，琴钢丝按照质量百分比包括如下组分：C≤0.9%；含碳量0.9%为碳素钢和弹簧钢的分界点，低于0.9%为弹簧钢，高于0.9%则为碳素钢，本实施例中的C含量优选地接近为0.9%，使得不锈钢在兼具弹簧钢性能的同时，尽可能地提供强度，即为一种高强度的琴钢丝弹簧钢。在本实施例的琴钢丝弹簧中，还包含0.10-0.45％的硅，硅能细化不锈钢的组织同时提高强韧性和淬透性，还包括Mn，含量为 0.3-0.6％，添加锰可使不锈钢材料的硬度及弹性增加，故锰为弹簧钢的必备材料，另外，添加锰还因为它能降低钢的临界淬火速度，在冷却时增加奥氏体的不变性，抑制奥氏体的分化，使高温下形成的奥氏体得以保持到常温。

还包括Ni≤0.05％，镍可促进不锈钢登钝化膜的稳定性，提高不锈钢的热力学稳定性，因此，不锈钢中铬和镍共存，可显著强化不锈钢的不锈性和耐蚀性。还包括Ti≤0.05％，在不锈钢中加入了金属钛，可以使其具有更好的耐晶界腐蚀性及高温强度，还由于添加金属钛，使其有效的控制了碳化铬的形成。还包括Cu≤0.3％，在不锈钢中添加铜元素，一方面可以改善不锈钢的耐蚀能力，另一方面可以借助沉淀硬化来提高合金的抗拉强度，此外铜还能够轻微的提高不锈钢的屈服强度。还包括至少10.5%的Cr，其余为Fe。

由上述组分配比琴钢丝制成的弹簧本体具有顶端1和底端2，顶端和底端均为带开口的弹簧绕圈，而在顶端和底端之间设置有若干个闭环式的弹簧绕圈3，相邻两个弹簧绕圈之间的间距相等，且每一个弹簧绕圈的内径均相等。

一种用于制造上述高强度琴钢丝弹簧的模具，包括有上模4和下模5，在上模底部设置有第一安装柱41，在下模顶部设置有第二安装柱51，在第一安装柱和第二安装柱的内部均中空形成有加热腔，在第一安装柱的端面上开设有中心孔，在第二安装柱的端面上也开设有中心孔15，第一安装柱和第二安装柱的中心孔相互正对，当上模和下模合模后，第一安装柱和第二安装柱的端面能相互贴合，第一安装柱和第二安装柱上的中心孔也相互贴合，两个中心孔同心设置，使得第一安装柱和第二安装柱中的加热腔连通，在所述第一安装柱的顶端、第二安装柱的底端形成有入气孔6，入气孔上固定着气管，通过气管连接着加热气源，外部加热气源生成的高温气体可以由入气孔进入到加热腔中，使得整个加热腔温度升高直至达到额定温度范围，安装柱由金属导热材料制成比如不锈钢，可以快速将加热腔中的热量传递至安装柱的外表面，这里，通过设置对向的热气输入，可以使得两股热气在中心孔位置发生对流和碰撞，有利于热气快速在加热腔中扩散，使得安装柱表面的各个位置的温升更加平衡。

在上模和下模上还固定着驱动电机7，第一安装柱和第二安装柱均由驱动电机驱动其升降，理论上，可以在驱动电机的电机轴中开设气体流道，使得加热气体直接由电机轴输入加热腔，但这种方式加工难度较大，且会对电机轴造成不可逆的破坏，故在本实施例中，是在电机轴上套设一个齿轮71，电机轴相对于第一安装柱和第二安装柱垂直，在第一安装柱和第二安装柱外壁上固定着横条8，横条端部垂直连接着齿条9，齿轮和齿条相互啮合，当齿条转动时，可以带动齿条升降，进而利用横条整体抬升或下降安装柱。

前述的弹簧本体套设在所述第一安装柱和第二安装柱上，并且第一安装柱和第二安装柱的外径与弹簧绕圈的内径接近，使得弹簧本体的内壁能接近贴合在第一安装柱和第二安装柱的外壁上。在上模和下模上均设置有环形的止动块10，环形的止动块分别套设在第一安装柱和第二安装柱上，弹簧本体的两端分别抵靠在两块止动块上，当上模和下模合模时，两根安装柱相互靠拢直至它们抵靠在止动块上被止动块限位，止动块由止动气缸14控制升降，由此可以通过调整两块止动块之间的间距来控制安装柱的行程。

还包括电加热机构，搭载在所述上模和下模上，所述电加热机构包括加热电极11和气缸12，所述气缸能驱动所述加热电极朝向所述第一安装柱、第二安装柱进给直至与所述弹簧本体接触。气缸包括气缸座121和气缸杆122，加热电极固定在气缸杆上并能随气缸杆往复进给，气缸座中形成有气腔，气缸杆一端位于所述气腔中，另一端向外延伸，气腔中充满气体，可以起到阻尼的效果，升高气腔中的气压使得气缸杆向前进给直至抵靠到弹簧本体表面，随后由加热电极对弹簧本体进行电加热，加热电极通过欧姆加热（电阻加热）加热弹簧本体，温度设定在250~500℃范围内，在利用加热电极加热后，随即不切换设备直接不停机利用气加热方式对弹簧本体进行二次加热（回火加热），气加热温度范围也设定在250~500℃，由此消除弹簧本体表面的残余应力，提升弹簧的成形质量。

另外，在所述加热腔中设置有复位弹簧13，可以带动安装柱复位。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于制造高强度琴钢丝弹簧的模具，其特征在于：包括有上模和下模，在上模底部设置有第一安装柱，在下模顶部设置有第二安装柱，在第一安装柱和第二安装柱的内部均中空形成有加热腔，在第一安装柱的端面上开设有中心孔，在第二安装柱的端面上也开设有中心孔，第一安装柱和第二安装柱的中心孔相互正对，当上模和下模合模后，第一安装柱和第二安装柱的端面能相互贴合，使得两者的加热腔连通；

在所述上模和下模上还固定着驱动电机，所述第一安装柱和第二安装柱均由驱动电机驱动其升降，所述弹簧本体套设在所述第一安装柱和第二安装柱上；

在所述第一安装柱的顶端、第二安装柱的底端形成有入气孔，加热气体由所述入气孔进入到所述加热腔中，还包括电加热机构，搭载在所述上模和下模上，所述电加热机构包括加热电极和气缸，所述气缸能驱动所述加热电极朝向所述第一安装柱、第二安装柱进给直至与所述弹簧本体接触。

2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于：在所述上模和所述下模上均设置有止动块，所述止动块由止动气缸控制升降。

3.根据权利要求1所述的模具，其特征在于：在所述加热腔中设置有复位弹簧。

4.根据权利要求3所述的模具，其特征在于：所述驱动电机的电机轴上套设着齿轮，在第一安装柱和第二安装柱外套设着横条，横条上设置有齿条，所述齿条与所述齿轮啮合。

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