彈簧鋼絲是用于做彈簧(SPRING)或鋼絲型件(WIRE FORM)的一種鋼絲。按照彈簧用途的不同,做彈簧所需的彈簧鋼絲都多種類型,如要求較低的做床墊彈簧的彈簧鋼絲(簡稱床墊鋼絲)、做減震器的彈簧鋼絲
此外,還應(yīng)考慮彈簧鋼絲的成形工藝和熱處理工藝。冷拉彈簧鋼絲和油淬火回火彈簧鋼絲都以供貨狀態(tài)鋼絲直接繞制彈簧,彈簧成形后經(jīng)消除應(yīng)力處理直接使用。冷拉彈簧鋼絲的抗拉強(qiáng)度要略高于油淬火回火鋼絲。大規(guī)格冷拉鋼絲彈力太大,繞制彈簧很困難,所以冷拉彈簧鋼絲使用規(guī)格一般小于8.0mm,油淬火回火鋼絲使用規(guī)格一般小于13.0mm。實(shí)際上直徑13.0mm彈簧多選用輕拉狀態(tài)彈簧鋼絲,冷拉繞制成形后再淬回火使用。直徑15.0mm以上鋼絲大多采用加熱繞制工藝制簧。
鋼絲一般都用來施加拉力的,所以要求有較強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度和較好力學(xué)性能,對鋼絲進(jìn)行熱處理就是為了達(dá)到這個(gè)目的。同時(shí),鋼絲制造過程中在組織間會(huì)產(chǎn)生一定的內(nèi)應(yīng)力或組織應(yīng)力,對鋼絲的使用起到反作用,熱處理就是為了消除這個(gè)內(nèi)應(yīng)力。
您好,
根據(jù)彈簧的尺寸不同,成形與熱處理方法也不同。1.冷成形彈簧直徑較細(xì)或厚度較薄的彈簧一般應(yīng)冷拉彈簧鋼絲或冷軋彈簧鋼帶制成。鋼絲可用60、70、65Mn、T7A、T8A和T9A等鋼。按GB/T4357-1989,碳素彈簧鋼絲分為B、C、D三組。B組抗拉強(qiáng)度在1080~2800MPa,用于一般低應(yīng)力彈簧及其他用途;C組抗拉強(qiáng)度在1270~3140 MPa,用于中等應(yīng)力彈簧;D組抗拉強(qiáng)度在1520~3240 MPa,用于高應(yīng)力彈簧。同一組中,鋼絲直徑越細(xì)小,強(qiáng)度越高。冷成形彈簧鋼絲按制造工藝不同可分為三類。①鉛浴等溫處理冷拉鋼絲這種生產(chǎn)工藝的主要特點(diǎn)是,鋼絲在冷拉過程中經(jīng)過一定的快速等溫冷卻的工序,然后冷拉成所要求的尺寸。以T8A鋼為例,先將正火態(tài)鋼絲酸洗,經(jīng)過三次冷拉拔,使總的拉拔量為50%,然后鋼絲以3.5m/min的速度經(jīng)過加熱爐,加熱到890~920℃奧氏體化溫度,在500~550℃的鉛浴中等溫分解成索氏體組織,然后經(jīng)多次拉拔至所需要直徑。這類鋼絲主要是60、70、65Mn牌號,最高強(qiáng)度可達(dá)3000 MPa以上,且有較高的塑性。用此類鋼絲冷卷彈簧,只需在200~300℃下進(jìn)行去除應(yīng)力回火,以消除應(yīng)力并使彈簧定形。摩托車減震彈簧φ6.0×φ35×280,材料是鉛浴淬火回火的55SiCrA鋼絲繞制,成型后經(jīng)250℃×2h低溫退火,使用強(qiáng)度達(dá)到1680MPa左右,硬度約為46-48HRC。②油淬回火鋼絲這類鋼絲是指冷拔到規(guī)定的尺寸后,進(jìn)行油淬火和回火。鋼絲的抗拉強(qiáng)度不如鉛浴等溫處理冷拉鋼絲,但它的性能比較均勻一致,強(qiáng)度的波動(dòng)范圍較小,廣泛用于制造各種動(dòng)力機(jī)械閥門彈簧。這類鋼絲冷卷成彈簧后,也只需進(jìn)行消除應(yīng)力回火,不需再經(jīng)淬火回火處理。如車輛上的柱塞彈簧、進(jìn)油針閥彈簧等,材料65Mn鋼。經(jīng)油淬回火處理的鋼絲,直徑0.8~1.5mm,在冷圈時(shí)均會(huì)產(chǎn)生冷作硬化,具有較高的強(qiáng)度,必須進(jìn)行消除應(yīng)力回火,200~250℃×1h。而對于70鋼扭簧及拉簧,需再進(jìn)行端部的卷制加工,所以還要進(jìn)行第二次回火。第一次200~250℃×1h;第二次回火溫度180~200℃×1h空冷。去應(yīng)力回火的溫度要適當(dāng)。溫度過低,不能充分消除應(yīng)力;溫度過高,由于回火軟化作用,使抗拉強(qiáng)度和彈性極限降低。表1為幾種鋼絲冷卷彈簧后的去應(yīng)力回火溫度范圍,時(shí)間一般為30~60min,時(shí)間過長也不能使性能改善。③ 退火狀態(tài)供應(yīng)的合金彈簧鋼絲用這種鋼絲制成的彈簧都需要淬火回火處理,才能達(dá)到所需要的力學(xué)性能。這類鋼絲有50CrVA鋼絲、60Si2Mn鋼絲和55SiMnB鋼絲等。2.熱成形彈簧彈簧鋼絲直徑或彈簧鋼板厚度大于10~15mm的螺旋彈簧或板彈簧,一般在加熱淬火時(shí)成形。彈簧的制造工藝大致如下(以板簧為例):扁鋼切斷→加熱到淬火溫度壓彎后專用夾具夾持直接淬火+中溫回火→噴丸→裝配。此時(shí)的淬火溫度比平常高出50~80℃,成形后利用余熱立即淬火,也可在鹽浴爐中加熱,在油中冷至100~150℃時(shí)即可取出進(jìn)行中溫回火。回火溫度根據(jù)彈簧的使用性能要求加以選擇,一般是在450-500℃范圍內(nèi),回火后的硬度大約在38~52HRC之間。板簧回火后的硬度為39~47HRC,螺旋彈簧回火后為44~50HRC,受剪切應(yīng)力較大的彈簧回火后為47~52HRC。 某鋼鐵公司連鑄機(jī)滑動(dòng)水口彈簧,最高使用溫度500℃。圓柱螺旋彈簧線徑φ12.6mm、內(nèi)徑φ116mm,耐高溫硬度為45-55HRC,材料30W4Cr2VA,用圓柱空心芯棒(材料:Q235)套住彈簧進(jìn)行加熱固定,使用設(shè)備B84T真空氣淬爐,先用850℃×120min對流預(yù)熱,提高低溫加熱均勻性,縮短加熱時(shí)間,縮小工件溫差,以減少淬火變形;再用1050-1070℃×70min真空加熱,升溫速率均采用10℃/min,加壓氣淬,氣淬壓力為5×105pa,把彈簧冷至約80℃左右出爐,如裝爐量大,可適當(dāng)提高淬火壓力。必須及時(shí)回火,回火同樣在此真空爐中進(jìn)行,碳現(xiàn)象出現(xiàn),檢測硬度48-51HRC。彈簧的表面質(zhì)量對使用壽命影響很大,因?yàn)槲⑿〉谋砻嫒毕?如脫碳、裂紋、夾雜、毛刺和斑疤等)即可造成應(yīng)力集中,使彈簧的疲勞強(qiáng)度下降。為了提高彈簧的疲勞強(qiáng)度,在淬火和回火后可對彈簧進(jìn)行噴丸處理,以消除表面缺陷和由表面硬化產(chǎn)生的應(yīng)力。試驗(yàn)證明,采用噴丸處理后60Si2Mn鋼彈簧使用壽命提高5~6倍。彈簧可進(jìn)行等溫淬火,主要用在熱處理機(jī)變形小以及希望獲得良好塑性及韌性的場合。當(dāng)硬度相同時(shí),等溫淬火+中溫回火具有更高的塑性及韌性,不過彈性極限相應(yīng)低些。近年來,彈簧鋼熱處理方面應(yīng)用等溫淬火、形變熱處理等一系列新工藝,對其性能進(jìn)一步提高,取得了一定的成效,值得大力提倡。另外,彈簧在長期應(yīng)力作用下可能產(chǎn)生微量塑性變形,從而降低彈性和精度,這對要求很高的彈簧是不許可的。為解決這一問題需對彈簧進(jìn)行“強(qiáng)壓處理”,即將彈簧加以壓力,使其各圈相互接觸保持24h,這一工序可使彈簧塑性變形預(yù)先發(fā)生,從而避免了在服役中出現(xiàn)塑性變形而影響彈性和尺寸精度。、強(qiáng)壓處理方法有:①冷強(qiáng)壓處理,即在室溫下,強(qiáng)壓處理幾小時(shí)到幾十個(gè)小時(shí);②熱強(qiáng)壓處理,將強(qiáng)壓裝置放入溫度為一定的恒溫爐中,保持適當(dāng)時(shí)間后,取出卸載并快冷到室溫;③磁場強(qiáng)壓處理,即將強(qiáng)壓彈簧裝置放入周圍有磁場的浴爐中處理;④電強(qiáng)壓處理,即將強(qiáng)壓彈簧裝置放入兩極板間通電加熱較短時(shí)間后,取出快冷。經(jīng)強(qiáng)壓處理的彈簧不出現(xiàn)松弛率較大的第一階段,只出現(xiàn)松弛率較小的第二階段,這就有效地改善了彈簧的抗應(yīng)力松弛性能,使彈簧工作10年的載荷損失率小于5%左右。
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本發(fā)明的彈簧鋼絲形變熱處理方法是一種鋼材復(fù)合強(qiáng)化方法,即將碳素鋼或低合金鋼等彈簧鋼絲在一連續(xù)作業(yè)生產(chǎn)線上加熱至AC3+(100~250)℃,立即進(jìn)入Pb-Bi合金槽中冷卻,然后通過拉絲模斷面變形,再進(jìn)入油槽淬火,并經(jīng)過流動(dòng)粒子爐回火。本發(fā)明所涉及的彈簧鋼絲形變熱處理設(shè)備由涂潤滑劑與電極合一裝置、形變淬火裝置和流動(dòng)粒子回火爐等組成。克服了舊方法中拉拔形變時(shí)常斷絲,產(chǎn)品表面質(zhì)量低劣,性能不均等缺陷。