一種汽車懸架彈簧用高強(qiáng)度彈簧鋼絲加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于懸架彈簧加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種汽車懸架彈簧用高強(qiáng)度彈簧鋼絲 加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車懸架彈簧是汽車懸架中的彈性元件，使車橋和車架或車身之間作彈性聯(lián)系， 承受和傳遞垂直載荷，緩和及抑制不平路面所引起的沖擊，在汽車的獨(dú)立懸架中較常使用 螺旋彈簧，特別是前輪獨(dú)立懸架中，該螺旋彈簧具有無需潤滑、不忌污泥、占用空間小且重 量輕的特點(diǎn)，其由彈簧鋼棒料卷制而成，可做成等螺距或變螺距的結(jié)構(gòu)。懸架彈簧的原料為 彈簧鋼絲，該彈簧鋼絲可分為退火態(tài)鋼絲、冷拔態(tài)鋼絲和油淬火回火態(tài)鋼絲，其中最后一種 是將冷拔到成品尺寸的鋼絲，在一條連續(xù)生產(chǎn)線上進(jìn)行加熱、油淬火回火，使鋼絲組織為回 火索氏體，具有內(nèi)應(yīng)力低、性能均勻的特點(diǎn)，具體的生產(chǎn)過程是：放線、表面處理、拉拔定徑、 淬火加熱、淬火油冷、回火加熱、回火水冷、剪切、收線和包裝入庫，其中最為重要的處理過 程是表面處理、拉拔定徑、淬火和回火這幾個(gè)過程，各廠家對(duì)于該幾個(gè)過程均有各自精心設(shè) 計(jì)的工藝參數(shù)，但仍然有進(jìn)一步提高的可能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供化學(xué)成分合理、工藝操作簡便的一 種汽車懸架彈簧用高強(qiáng)度彈簧鋼絲加工方法。
[0004] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：
[0005] -種汽車懸架彈簧用高強(qiáng)度彈簧鋼絲加工方法，包括表面處理、拉拔定徑、淬火加 熱、淬火油冷、回火加熱和回火水冷，其特征在于：
[0006] 所述彈簧鋼絲的原料包括按重量百分比混合的以下組分：
[0007] C 0.S1-?. 59
[0008] Si 1. 30~1. 60 Μη 0. 60~0, 80 Ρ Q~02 S Ο~0.02 Cu 0~0, 30 .m 〇~ο. 15 Cr 0. 60~0. 80 Mo 0 ~0.Q5 Fe及不可避免的余量； 雜質(zhì)
[0009] 所述拉拔定徑中使用的定徑帶長度為2~4毫米；
[0010] 所述淬火加熱溫度為1000~1150攝氏度，回火溫度為400~500攝氏度，車速為 24~32米/分鐘；
[0011] 所述熱處理中的夾持張力為20~35巴。
[0012] 而且，所述定徑帶長度為3毫米。
[0013] 而且，所述淬火加熱溫度為1000~1120攝氏度，回火溫度為440~480攝氏度， 車速為26~30米/分鐘。。
[0014] 而且，所述淬火加熱溫度為1010攝氏度，采用淬火油進(jìn)行冷卻，回火溫度為465攝 氏度，采用水進(jìn)行冷卻，車速為28米/分鐘。
[0015] 而且，所述表面處理包括酸洗和磷化，酸洗使用濃度為10~25%的鹽酸，酸洗時(shí) 間為10~20分鐘。
[0016] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
[0017] 本發(fā)明中，原料為碳、硅、錳、磷、硫、銅、鎳、鉻、鉬和鐵，各種組分及其含量相互配 合制成的盤條，在脫碳層深度、非金屬夾雜物、表面質(zhì)量、力學(xué)性能等方面均非常優(yōu)秀，該盤 條經(jīng)過酸洗和磷化后進(jìn)行冷拉拔，形成符合外徑要求的半成品，然后經(jīng)過淬火、回火等工序 后制得成品，其中的拉拔過程中的定徑帶長度、淬火的溫度、回火溫度以及車速均經(jīng)過精心 的選擇，使制得的成品在線徑穩(wěn)定性、不圓度、抗拉強(qiáng)度、面縮率等均高于傳統(tǒng)的油淬火回 火彈簧鋼絲工藝。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，下述實(shí)施例是說明性的，不是限定性的， 不能以下述實(shí)施例來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0019] -種汽車懸架彈簧用高強(qiáng)度彈簧鋼絲加工方法，包括表面處理、拉拔定徑、淬火加 熱、淬火油冷、回火加熱和回火水冷，本發(fā)明的創(chuàng)新在于：
[0020] 所述彈簧鋼絲的原料包括按重量百分比混合的以下組分：
[0021] C 0.S1-Θ. 59 Si 1.30 ~1.60 Μπ 0.60 ~0.80 ρ _〇~〇. _〇 藝 S 0-0,02 Cy 0 ~0. 30 11 0 ~0. ]5 Cr 0, 60^0, 8:0 Mo 0 ~0,. 05: Fe及不可避免的余量； 雜質(zhì)
[0022] 所述拉拔定徑中使用的拉絲模的定徑帶長度為2~4毫米；
[0023] 所述淬火加熱溫度為1000~1150攝氏度，回火溫度為400~500攝氏度，車速為 25~35米/分鐘；
[0024] 所述熱處理中的夾持張力為20~35巴，更優(yōu)選的方案是夾持張力為30~35巴。
[0025] 更優(yōu)選的方案是：所述定徑帶長度為3毫米。所述淬火加熱溫度為1000~1120 攝氏度，回火溫度為440~480攝氏度，車速為25~30米/分鐘。
[0026] 最優(yōu)選的方案是：所述淬火加熱溫度為1010攝氏度，采用淬火油進(jìn)行冷卻，回火 溫度為465攝氏度，采用水進(jìn)行冷卻，輸送來的水為室溫下的冷水，冷卻后的水保持35~42 攝氏度的溫度，車速為28米/分鐘。
[0027] 為了保證上述熱處理中鋼絲維持一個(gè)好的轉(zhuǎn)變狀態(tài)，在淬火工序、回火工序以及 二者之間均安裝有保溫套管，即淬火設(shè)備中的工作臺(tái)上安裝保溫套管，在保溫套管外部包 覆一層或多層保溫層，在回火設(shè)備中的工作臺(tái)上也安裝有類似的保溫套管和保溫層，在淬 火工序和回火工序之間安裝支撐架，在支撐架上端安裝保溫套管，鋼絲從保溫套管之中穿 過，整個(gè)熱處理過程中，鋼絲得到了很好的保護(hù)，為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變提供了一個(gè)良好的保溫 環(huán)境，進(jìn)一步提高了鋼絲的抗拉強(qiáng)度和面縮率。
[0028] 上述表面處理包括酸洗和磷化，酸洗使用濃度為10~25%的鹽酸，酸洗時(shí)間為 10~20分鐘，酸洗后使用中性活化劑進(jìn)行表面清洗，然后進(jìn)行磷化。
[0029] 更優(yōu)選的原料配比方案見表1 :
[0030]
[0031] 表1 :組分含量
[0032] 彈簧鋼盤條的生產(chǎn)工藝是：1.脫硫鐵水；2.轉(zhuǎn)爐冶煉；3.精煉；4.模鑄；5均熱爐 加熱；6.初乳機(jī)開坯；7.連乳機(jī)乳制；8.鋼坯表面全剝皮處理；9.鋼坯加熱；10.高速線材 乳制；11.斯太爾摩冷線冷卻；12.檢驗(yàn)包裝。
[0033] 上述制成的盤條的夾雜物含量的檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合表2的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際檢測的結(jié)果為 夾雜物D含量為0.5,其余為0 :
[0034]
[0035] 表2 :夾雜物含量標(biāo)準(zhǔn)
[0036] 盤條的顯微組織為珠光體+鐵素體，脫碳深度小于等于0. 05毫米。
[0037] 選取Φ12. 6毫米為例
[0038] 在鋼絲中，表面缺陷嚴(yán)重影響鋼絲的質(zhì)量，降低鋼絲的疲勞壽命，這些缺陷主要包 括劃傷、裂紋、折疊及麻坑等，他們的存在破壞了鋼絲表面的連續(xù)性，當(dāng)彈簧受到外力作用 時(shí)會(huì)在缺陷處產(chǎn)生應(yīng)力集中，使表面實(shí)際應(yīng)力增加而形成疲勞失效的初始點(diǎn)，最終導(dǎo)致彈 簧斷裂，嚴(yán)重的缺陷可造成鋼絲纏簧過程中直接斷裂，因此必須消除表面缺陷以延長在高 應(yīng)力作用下使用壽命。
[0039] 采取如下措施：原材料加大表面檢驗(yàn)力度，發(fā)現(xiàn)缺陷進(jìn)行修磨去除；酸洗后盤條 進(jìn)行100%表面在檢驗(yàn)，酸洗不凈及過酸洗盤條不得投入使用；半成品檢驗(yàn)及淬火前上線 檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷進(jìn)行修磨去除；淬火過程中開啟橫縱渦流探傷儀進(jìn)行在線探傷，探傷精度 達(dá)到0. 10um，并在缺陷處噴漆進(jìn)行標(biāo)識(shí)的方法進(jìn)行缺陷識(shí)別。
[0040] 定徑帶長度和夾送張力的選擇分別見表3和表4 :
[0041]
[0042] 表3 :定徑帶長度對(duì)應(yīng)的測量結(jié)果
[0043] 由表3可知，定徑帶長度為3毫米時(shí)，拉絲模拉拔的半成品線徑最穩(wěn)定且不圓度最 小。
[0044]
[0045] 表4 :夾持張力對(duì)應(yīng)的測量結(jié)果
[0046] 由表4可知，熱處理過程中夾具的夾持張力為20~35巴時(shí)，鋼絲線徑最穩(wěn)定且不 圓度最小。
[0047] 淬火、回火和車速的配合關(guān)系見表5 :
[0048]
[0049] 表5 :配合關(guān)系
[0050] 由表5可知，淬火溫度為1010°C、回火溫度為465°C、車速為28m/min為最佳工藝。
[0051] 制得的彈簧鋼絲各項(xiàng)性能與ITW標(biāo)準(zhǔn)值比較的結(jié)果見表6 :
[0052]
[0053] 表6:比較結(jié)果
[0054] 上述高強(qiáng)度彈簧鋼絲加工成懸架彈簧的過程是：
[0055] 使用成型機(jī)進(jìn)行冷卷成型，然后將懸架彈簧放入350~400攝氏度的環(huán)境中保溫 1~2小時(shí)去應(yīng)力退火，然后取出懸架彈簧放入噴丸機(jī)內(nèi)進(jìn)行兩次噴丸，每次60秒，然后將 懸架彈簧取出進(jìn)行滲氮處理，最后進(jìn)行表面保護(hù)處理。
[0056] 制成的懸架彈簧經(jīng)過一汽大眾和廣州神龍等廠商測試，滿足SWI-200級(jí)的汽車懸 架彈簧的要求，
[0057] 本發(fā)明中，原料為碳、硅、錳、磷、硫、銅、鎳、鉻、鉬和鐵，各種組分及其含量相互配 合制成的盤條，在脫碳層深度、非金屬夾雜物、表面質(zhì)量、力學(xué)性能等方面均非常優(yōu)秀，該盤 條經(jīng)過酸洗和磷化后進(jìn)行冷拉拔，形成符合外徑要求的半成品，然后經(jīng)過淬火、回火等工序 后制得成品，其中的拉拔過程中的定徑帶長度、淬火的溫度、回火溫度以及車速均經(jīng)過精心 的選擇，使制得的成品在線徑穩(wěn)定性、不圓度、抗拉強(qiáng)度、面縮率等均高于傳統(tǒng)的油淬火回 火彈簧鋼絲工藝。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種汽車懸架彈簧用高強(qiáng)度彈簧鋼絲加工方法，包括表面處理、拉拔定徑、淬火加 熱、淬火油冷、回火加熱和回火水冷，其特征在于： 所述彈簧鋼絲的原料包括按重量百分比混合的以下組分： C 0, 51 ~0. 59 Si 1.30-1 60 In i. 60^0:. 8:0 P 0 ~0.02 B 0 ~0,02 Cu 0-0.30 Ni 0 ~0. 15 Cr 0.60 ~0.80 Mq 0 ~0· 05 Fe及不可避免的余量； 雜眞 所述拉拔定徑中使用的定徑帶長度為2~4毫米； 所述淬火加熱溫度為1000~1150攝氏度，回火溫度為400~500攝氏度，車速為24~ 32米/分鐘； 所述熱處理中的夾持張力為20~35巴。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車懸架彈簧用高強(qiáng)度彈簧鋼絲加工方法，其特征在 于：所述定徑帶長度為3毫米。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種汽車懸架彈簧用高強(qiáng)度彈簧鋼絲加工方法，其特征在 于：所述淬火加熱溫度為1000~1120攝氏度，回火溫度為440~480攝氏度，車速為26~ 30米/分鐘。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種汽車懸架彈簧用高強(qiáng)度彈簧鋼絲加工方法，其特征在 于：所述淬火加熱溫度為1010攝氏度，采用淬火油進(jìn)行冷卻，回火溫度為465攝氏度，采用 水進(jìn)行冷卻，車速為28米/分鐘。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種汽車懸架彈簧用高強(qiáng)度彈簧鋼絲加工方法，其特征在 于：所述表面處理包括酸洗和磷化，酸洗使用濃度為10~25%的鹽酸，酸洗時(shí)間為10~20 分鐘。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種汽車懸架彈簧用高強(qiáng)度彈簧鋼絲加工方法，原料包括碳、硅、錳、磷、硫、銅、鎳、鉻、鉬和鐵。本發(fā)明中，各種組分及其含量相互配合制成的盤條，在脫碳層深度、非金屬夾雜物、表面質(zhì)量、力學(xué)性能等方面均非常優(yōu)秀，該盤條經(jīng)過酸洗和磷化后進(jìn)行冷拉拔，形成符合外徑要求的半成品，然后經(jīng)過淬火、回火等工序后制得成品，其中的拉拔過程中的定徑帶長度、淬火的溫度、回火溫度以及車速均經(jīng)過精心的選擇，使制得的成品在線徑穩(wěn)定性、不圓度、抗拉強(qiáng)度、面縮率等均高于傳統(tǒng)的油淬火回火彈簧鋼絲工藝。
【IPC分類】C21D8/06, C22C38/08, C22C38/16, C22C38/18, C22C38/12, C22C38/02
【公開號(hào)】CN105349748
【申請?zhí)枴緾N201510645988
【發(fā)明人】王世偉, 王秀俊, 朱珊, 霍愛國, 劉國慶, 祁亞林, 韓梅, 劉富源, 劉洪良, 李 浩
【申請人】天津冶金集團(tuán)中興盛達(dá)鋼業(yè)有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月9日