一种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法

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一种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于悬架弹簧加工技术领域,尤其是一种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝 加工方法。
【背景技术】
[0002] 汽车悬架弹簧是汽车悬架中的弹性元件,使车桥和车架或车身之间作弹性联系, 承受和传递垂直载荷,缓和及抑制不平路面所引起的冲击,在汽车的独立悬架中较常使用 螺旋弹簧,特别是前轮独立悬架中,该螺旋弹簧具有无需润滑、不忌污泥、占用空间小且重 量轻的特点,其由弹簧钢棒料卷制而成,可做成等螺距或变螺距的结构。悬架弹簧的原料为 弹簧钢丝,该弹簧钢丝可分为退火态钢丝、冷拔态钢丝和油淬火回火态钢丝,其中最后一种 是将冷拔到成品尺寸的钢丝,在一条连续生产线上进行加热、油淬火回火,使钢丝组织为回 火索氏体,具有内应力低、性能均匀的特点,具体的生产过程是:放线、表面处理、拉拔定径、 淬火加热、淬火油冷、回火加热、回火水冷、剪切、收线和包装入库,其中最为重要的处理过 程是表面处理、拉拔定径、淬火和回火这几个过程,各厂家对于该几个过程均有各自精心设 计的工艺参数,但仍然有进一步提高的可能。

【发明内容】

[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供化学成分合理、工艺操作简便的一 种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法。
[0004] 本发明采取的技术方案是:
[0005] -种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法,包括表面处理、拉拔定径、淬火加 热、淬火油冷、回火加热和回火水冷,其特征在于:
[0006] 所述弹簧钢丝的原料包括按重量百分比混合的以下组分:
[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; 杂质
[0009] 所述拉拔定径中使用的定径带长度为2~4毫米;
[0010] 所述淬火加热温度为1000~1150摄氏度,回火温度为400~500摄氏度,车速为 24~32米/分钟;
[0011] 所述热处理中的夹持张力为20~35巴。
[0012] 而且,所述定径带长度为3毫米。
[0013] 而且,所述淬火加热温度为1000~1120摄氏度,回火温度为440~480摄氏度, 车速为26~30米/分钟。。
[0014] 而且,所述淬火加热温度为1010摄氏度,采用淬火油进行冷却,回火温度为465摄 氏度,采用水进行冷却,车速为28米/分钟。
[0015] 而且,所述表面处理包括酸洗和磷化,酸洗使用浓度为10~25%的盐酸,酸洗时 间为10~20分钟。
[0016] 本发明的优点和积极效果是:
[0017] 本发明中,原料为碳、硅、锰、磷、硫、铜、镍、铬、钼和铁,各种组分及其含量相互配 合制成的盘条,在脱碳层深度、非金属夹杂物、表面质量、力学性能等方面均非常优秀,该盘 条经过酸洗和磷化后进行冷拉拔,形成符合外径要求的半成品,然后经过淬火、回火等工序 后制得成品,其中的拉拔过程中的定径带长度、淬火的温度、回火温度以及车速均经过精心 的选择,使制得的成品在线径稳定性、不圆度、抗拉强度、面缩率等均高于传统的油淬火回 火弹簧钢丝工艺。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合实施例,对本发明进一步说明,下述实施例是说明性的,不是限定性的, 不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
[0019] -种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法,包括表面处理、拉拔定径、淬火加 热、淬火油冷、回火加热和回火水冷,本发明的创新在于:
[0020] 所述弹簧钢丝的原料包括按重量百分比混合的以下组分:
[0021] C 0.S1-Θ. 59 Si 1.30 ~1.60 Μπ 0.60 ~0.80 ρ _〇~〇. _〇 艺 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; 杂质
[0022] 所述拉拔定径中使用的拉丝模的定径带长度为2~4毫米;
[0023] 所述淬火加热温度为1000~1150摄氏度,回火温度为400~500摄氏度,车速为 25~35米/分钟;
[0024] 所述热处理中的夹持张力为20~35巴,更优选的方案是夹持张力为30~35巴。
[0025] 更优选的方案是:所述定径带长度为3毫米。所述淬火加热温度为1000~1120 摄氏度,回火温度为440~480摄氏度,车速为25~30米/分钟。
[0026] 最优选的方案是:所述淬火加热温度为1010摄氏度,采用淬火油进行冷却,回火 温度为465摄氏度,采用水进行冷却,输送来的水为室温下的冷水,冷却后的水保持35~42 摄氏度的温度,车速为28米/分钟。
[0027] 为了保证上述热处理中钢丝维持一个好的转变状态,在淬火工序、回火工序以及 二者之间均安装有保温套管,即淬火设备中的工作台上安装保温套管,在保温套管外部包 覆一层或多层保温层,在回火设备中的工作台上也安装有类似的保温套管和保温层,在淬 火工序和回火工序之间安装支撑架,在支撑架上端安装保温套管,钢丝从保温套管之中穿 过,整个热处理过程中,钢丝得到了很好的保护,为其内部结构转变提供了一个良好的保温 环境,进一步提高了钢丝的抗拉强度和面缩率。
[0028] 上述表面处理包括酸洗和磷化,酸洗使用浓度为10~25%的盐酸,酸洗时间为 10~20分钟,酸洗后使用中性活化剂进行表面清洗,然后进行磷化。
[0029] 更优选的原料配比方案见表1 :
[0030]
[0031] 表1 :组分含量
[0032] 弹簧钢盘条的生产工艺是:1.脱硫铁水;2.转炉冶炼;3.精炼;4.模铸;5均热炉 加热;6.初乳机开坯;7.连乳机乳制;8.钢坯表面全剥皮处理;9.钢坯加热;10.高速线材 乳制;11.斯太尔摩冷线冷却;12.检验包装。
[0033] 上述制成的盘条的夹杂物含量的检验结果应符合表2的标准,实际检测的结果为 夹杂物D含量为0.5,其余为0 :
[0034]
[0035] 表2 :夹杂物含量标准
[0036] 盘条的显微组织为珠光体+铁素体,脱碳深度小于等于0. 05毫米。
[0037] 选取Φ12. 6毫米为例
[0038] 在钢丝中,表面缺陷严重影响钢丝的质量,降低钢丝的疲劳寿命,这些缺陷主要包 括划伤、裂纹、折叠及麻坑等,他们的存在破坏了钢丝表面的连续性,当弹簧受到外力作用 时会在缺陷处产生应力集中,使表面实际应力增加而形成疲劳失效的初始点,最终导致弹 簧断裂,严重的缺陷可造成钢丝缠簧过程中直接断裂,因此必须消除表面缺陷以延长在高 应力作用下使用寿命。
[0039] 采取如下措施:原材料加大表面检验力度,发现缺陷进行修磨去除;酸洗后盘条 进行100%表面在检验,酸洗不净及过酸洗盘条不得投入使用;半成品检验及淬火前上线 检验时发现缺陷进行修磨去除;淬火过程中开启横纵涡流探伤仪进行在线探伤,探伤精度 达到0. 10um,并在缺陷处喷漆进行标识的方法进行缺陷识别。
[0040] 定径带长度和夹送张力的选择分别见表3和表4 :
[0041]
[0042] 表3 :定径带长度对应的测量结果
[0043] 由表3可知,定径带长度为3毫米时,拉丝模拉拔的半成品线径最稳定且不圆度最 小。
[0044]
[0045] 表4 :夹持张力对应的测量结果
[0046] 由表4可知,热处理过程中夹具的夹持张力为20~35巴时,钢丝线径最稳定且不 圆度最小。
[0047] 淬火、回火和车速的配合关系见表5 :
[0048]
[0049] 表5 :配合关系
[0050] 由表5可知,淬火温度为1010°C、回火温度为465°C、车速为28m/min为最佳工艺。
[0051] 制得的弹簧钢丝各项性能与ITW标准值比较的结果见表6 :
[0052]
[0053] 表6:比较结果
[0054] 上述高强度弹簧钢丝加工成悬架弹簧的过程是:
[0055] 使用成型机进行冷卷成型,然后将悬架弹簧放入350~400摄氏度的环境中保温 1~2小时去应力退火,然后取出悬架弹簧放入喷丸机内进行两次喷丸,每次60秒,然后将 悬架弹簧取出进行渗氮处理,最后进行表面保护处理。
[0056] 制成的悬架弹簧经过一汽大众和广州神龙等厂商测试,满足SWI-200级的汽车悬 架弹簧的要求,
[0057] 本发明中,原料为碳、硅、锰、磷、硫、铜、镍、铬、钼和铁,各种组分及其含量相互配 合制成的盘条,在脱碳层深度、非金属夹杂物、表面质量、力学性能等方面均非常优秀,该盘 条经过酸洗和磷化后进行冷拉拔,形成符合外径要求的半成品,然后经过淬火、回火等工序 后制得成品,其中的拉拔过程中的定径带长度、淬火的温度、回火温度以及车速均经过精心 的选择,使制得的成品在线径稳定性、不圆度、抗拉强度、面缩率等均高于传统的油淬火回 火弹簧钢丝工艺。
【主权项】
1. 一种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法,包括表面处理、拉拔定径、淬火加 热、淬火油冷、回火加热和回火水冷,其特征在于: 所述弹簧钢丝的原料包括按重量百分比混合的以下组分: 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; 杂眞 所述拉拔定径中使用的定径带长度为2~4毫米; 所述淬火加热温度为1000~1150摄氏度,回火温度为400~500摄氏度,车速为24~ 32米/分钟; 所述热处理中的夹持张力为20~35巴。2. 根据权利要求1所述的一种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法,其特征在 于:所述定径带长度为3毫米。3. 根据权利要求2所述的一种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法,其特征在 于:所述淬火加热温度为1000~1120摄氏度,回火温度为440~480摄氏度,车速为26~ 30米/分钟。4. 根据权利要求3所述的一种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法,其特征在 于:所述淬火加热温度为1010摄氏度,采用淬火油进行冷却,回火温度为465摄氏度,采用 水进行冷却,车速为28米/分钟。5. 根据权利要求4所述的一种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法,其特征在 于:所述表面处理包括酸洗和磷化,酸洗使用浓度为10~25%的盐酸,酸洗时间为10~20 分钟。
【专利摘要】本发明涉及一种汽车悬架弹簧用高强度弹簧钢丝加工方法,原料包括碳、硅、锰、磷、硫、铜、镍、铬、钼和铁。本发明中,各种组分及其含量相互配合制成的盘条,在脱碳层深度、非金属夹杂物、表面质量、力学性能等方面均非常优秀,该盘条经过酸洗和磷化后进行冷拉拔,形成符合外径要求的半成品,然后经过淬火、回火等工序后制得成品,其中的拉拔过程中的定径带长度、淬火的温度、回火温度以及车速均经过精心的选择,使制得的成品在线径稳定性、不圆度、抗拉强度、面缩率等均高于传统的油淬火回火弹簧钢丝工艺。
【IPC分类】C21D8/06, C22C38/08, C22C38/16, C22C38/18, C22C38/12, C22C38/02
【公开号】CN105349748
【申请号】CN201510645988
【发明人】王世伟, 王秀俊, 朱珊, 霍爱国, 刘国庆, 祁亚林, 韩梅, 刘富源, 刘洪良, 李 浩
【申请人】天津冶金集团中兴盛达钢业有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月9日
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