专利名称：一种有关汽车安全带的限力扭杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车零部件的制造技术领域，具体地说是一种有关汽车安全带的限力扭杆。
背景技术：
汽车安全带限力扭杆是新型汽车安全带的重要部件。由于汽车在高速行驶或紧急制动时，会产生巨大的惯性力。安全带的约束作用会对驾乘人员产生很大的挤压，有可能造成人员体表淤伤、内脏或骨骼受伤，因此还需要采取一些额外的安全保护措施，其中采用限力扭杆Torsion Bar, Load Limiter或Force limiter等就是其中一种方法。Autoliv、天河和高田等公司关于安全带限力扭杆的使用效果研究表明使用安全
带限力扭杆可以将头部受伤程度较低一半。王灿军等对微型轿车安全带系统优化研究后认为，限力扭杆的使用能够缓解头部的旋转运动，降低头部的伤害和明显提高乘员胸部安全性能。总之，汽车安全带限力扭杆可以有效防止或减轻了人体二次碰撞的伤害，降低了人体肩部、头部和胸部的受力。因此对制造汽车安全带限力扭杆的材料必须具有严格的要求，对其材料的成分和组织特别是其扭矩需要严格控制。由于汽车安全带使用量巨大，安全带限力扭杆的生产制造必须满足成型效率高，成本低廉和质量稳定等条件，所以其一般采用冷锻成型技术。如果限力扭杆材料成分不当，则会造成限力扭杆静态扭矩不符合要求，或动态限力值超出规定范围或材料的硬度值偏高或偏低，导致成型模具寿命明显下降等劣势，导致限力扭杆零件的成本提高。但目前对于制造汽车安全带限力扭杆的材料及其相关的成分而言，目前还未发现相关的报道和专利。
发明内容
本发明的目的是针对汽车安全带的限力扭杆的材料成分及其组织进行控制，采用成分适当的材料才能有效保证限力扭杆的质量以及减少限力扭杆的制造成本。为实现上述目的，设计一种有关汽车安全带的限力扭杆，包括冷锻成型工艺，其特征在于限力扭杆材料组成的化学成分按重量百分比配制如下C 0. 01 0. 10wt% ；Si 0. 02 0. 04wt% ； Mn :0. 15 0. 25wt% ；A1 :0. 25 0. 50wt% ；P :0. 005 0. 015wt% ；S 0. 005 0. 015wt% ；Cu 0. 15 0. 20wt% ；T1:0. 04 0. 06wt% ；Nb :0. 01-0. 03wt% ;其余为Fe。限力力学性能RmS 265 MPa，表面硬度以维氏硬度Hv5计彡195 ;以软化退火状态，维氏硬度Hv5处于85-140之间，疏松组织为2级，偏析为2级。本发明与现有技术相比，材料的冷锻成型技术效率较优，特别是其冷锻成型技术可以满足常规模具的要求，采用本材料后可以省略常规的冷锻成型工艺中的退火处理工艺步骤，不需要采用成本更高特殊处理的模具；限力扭杆的扭矩值更加稳定，且偏差值满足±0. 3Nm的要求；同时限力扭杆的限力值均匀，可以完全符合汽车安全带限力的特点。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明。实施例1限力扭杆材料化学成分如下碳C 0. 01-0. 08wt% ;硅Si 0. 03 wt% ;锰Mn 0. 20wt% ;铝八1 wt% 0. 35 ;磷卩0. 008 wt% AtS :0. 006 wt% ;铜01 :0. 18 wt% ;钛11 :0. 05 wt% ；铌Nb :0. 01 wt%，余为铁Fe。采用上述材料制备直径为7.98 mm，要求限力值为3KN的限力扭杆，经过三次动态测试，限力扭杆的限力值分别为2. 96,2. 88和2. 92 KN,均符合限力扭杆的限力要求。实施例2
限力扭杆材料化学成分如下碳C 0. 01-0. 09 wt% ;硅Si 0. 08 wt% ;锰Mn 0. 25wt% ;铝 Al 0. 40 wt% ;磷0· 007 wt% ;硫 S 0. 005 wt% ;铜 Cu 0. 20 wt% ;钛 Ti 0. 04 wt% ；铌Nb :0. 01 wt%，余为铁Fe，所述的铁含量在98. 81wt% 99. 36wt%。采用上述材料制造直径为7. 99mm，要求限力值为3KN的限力扭杆，经过三次动态测试，限力扭杆的限力值分别为2. 93,2. 85和2. 99 KN，均符合限力扭杆的限力要求。本发明中限力扭杆的材料属于软钢材料，钢中的合金元素中Si和Al均是有益元素，均可以缩小奥氏体相区，提高铁素体的强度；A1还有细化钢的本质晶粒。另外，需要强调的是，本发明中为了改善限力扭杆材料的成型性能，适当提高其硬度，减少球化退火工艺以及提高模具寿命和限力扭杆成型效率，因而添加O. 04 O. 06%的钛 Ti 和 O. 01-0. 03% 的铌 Nb。采用本发明中的限力扭杆材料运用快速成型冷锻技术制造的限力扭杆的棒材的截面不应有缩孔、分层及夹层，横向酸浸低倍组织不得有残余缩孔、夹层和夹杂。疏松组织为2级，偏析为2级。棒材表面应光滑，不应有裂纹、折叠、耳子、结疤，允许有压痕及局部的凸块、划痕、麻面，其深度或高度不应大于O. 10 mm。限力扭杆原始力学性能Rm彡265 MPa,表面硬度以维氏硬度Hv5计< 195 ;以软化退火状态，维氏硬度Hv5处于85-140之间。
权利要求
1.一种有关汽车安全带的限力扭杆，包括冷锻成型工艺，其特征在于限力扭杆材料组成的化学成分按重量百分比配制如下c 0. 01 O. 10wt% ；Si 0. 02 O. 04wt% ； Mn O.15 O. 25wt% ；A1 0. 25 O. 50wt% ；P :0. 005 0. 015wt% ；S :0. 005 0. 015wt% ；Cu 0.15 0. 20wt% ；Ti 0. 04 0. 06wt% ；Nb :0. 01-0. 03wt% ;其余为 Fe。
2.如权利要求1所述的一种有关汽车安全带的限力扭杆，其特征在于限力力学性能RmS 265 MPa，表面硬度以维氏硬度Hv5计彡195 ;以软化退火状态，维氏硬度Hv5处于85-140之间，疏松组织为2级，偏析为2级。
全文摘要
本发明涉及汽车零部件的制造技术领域，具体地说是一种有关汽车安全带的限力扭杆，其特征在于限力扭杆材料组成的化学成分按重量百分比配制如下C0.01～0.10wt%；Si0.02～0.04wt%； Mn0.15～0.25wt%；Al0.25～0.50wt%；P0.005～0.015wt%；S0.005～0.015wt%；Cu0.15～0.20wt%；Ti0.04～0.06wt%；Nb0.01-0.03wt%；其余为Fe。本发明与现有技术相比，采用本材料后可省略常规的冷锻成型工艺中的退火处理工艺步骤，不需要采用成本更高特殊处理的模具；限力扭杆的扭矩值更加稳定；限力扭杆的限力值均匀。
文档编号C22C38/16GK102991449SQ20121044541
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月8日 优先权日2012年11月8日
发明者印炯, 周细应, 毛秀娟 申请人:上海冠驰汽车安全技术有限公司, 上海工程技术大学