本发明涉及一种耐疲劳压缩弹簧的加工工艺,属于减震装置技术领域。
背景技术:
弹簧是一种广泛使用的弹性元件,用弹性材料制成的零件在外力作用下发生形变,除去外力后又恢复原状,其外形多为圆柱形,生产加工可分为冷卷成形和热卷成形,亦作“ 弹簧 ”。弹簧为了与其装配空间更好地吻合,也有设计为非圆柱形的,如汽车双质量飞轮用的弹簧为弧形弹簧。弹簧的种类复杂多样,按形状分,主要有螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧、异型弹簧等。
弹簧在现在的应用中非常的普遍,各行各业根据不同的用途采用不同强度刚度和使用寿命的弹簧。现有的弹簧在长时间使用后容易腐蚀生锈。
技术实现要素:
本发明要解决的技术问题是,针对现有技术不足,提出一种使用寿命长的耐疲劳压缩弹簧的加工工艺。
本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是:一种耐疲劳压缩弹簧的加工工艺,包括以下步骤:
㈠配料:所述耐疲劳压缩弹簧中各成分的质量百分比为:C:0.25-0.36%,Mn:0.18-0.25%,Zn:0.76-0.88%,Cu:0.53-0.65%,Ag:0.82-0.96%,Au:0.43-0.59%,Pt:0.28-0.39%,Ni:1.66-1.86%,W:2.26-2.45%,Mo:0.25-0.29%,Nd:0.12-0.14%,Eu:0.05-0.09%,Lu: 0.01-0.08%,Ti:4.26-4.84%,AlN:1.15-1.36%,S≤0.003%,P≤0.003%,氧化镁:0.48-0.65%, 碳化钨:0.61-0.87%,蒙脱石:0.35-0.56%,余量为Fe;
㈡熔炼:将耐疲劳压缩弹簧的原料加热熔炼,控制温度为1400-1500℃;
㈢精炼:控制精炼温度为960℃~1060℃精炼10分钟,静置25分钟,气压0.03-0.09MPa;
㈣将精炼后的原料进行连铸连轧,再将连铸连轧后的坯料拉丝;
㈤卷制弹簧,具体步骤如下:
A、下料:用乙炔气割拉丝后的坯料确定长度,修磨切割面;
B、锻尖:利用锻打的方式将弹簧丝的两端头从圆截面过渡到矩形截面,锻打温度为900-1000℃,加热时间为5-7分钟,锻打的终止温度为900-940℃;
C、热卷:将锻尖后的弹簧丝加热到950-1100℃,安照预定的高度、外径和圈数进行热卷,保温时间为18-25分钟;
㈥热处理:采用淬火-加热-回火的热处理工艺,具体热处理工艺为:
淬火:将热卷后的弹簧放入真空淬火炉进行淬火,淬火介质为真空淬火油,控制淬火温度为920-980℃,淬火时冷到230-260℃时,取出空冷至室温;
加热:将淬火后的弹簧放入加热炉进行加热,加热温度为735-760℃,加热16-18分钟后停止加热,使弹簧在加热炉内利用余热维持在680-690℃保温8-9分钟,将弹簧取出进行冷却,采用水冷与空冷结合,先采用水冷以12-15℃/s的冷却速率将弹簧水冷至430-460℃,然后空冷至370-390℃,再采用水冷以16-19℃/s的冷却速率将弹簧水冷至室温;
回火:将加热后的弹簧放入真空回火炉进行回火,控制回火温度为450-470℃,回火时间12-15分钟,然后采用压缩空气或雾状淬火液以11-13℃/s的冷却速率将钢筋冷至330-350℃,然后空冷至室温;
㈦强压处理:把弹簧压至要求高度,停放15-36h,然后放开;
㈧抛丸处理:将弹簧进行至少2次抛丸处理;
㈨清洗、退磁;
㈩退磁后的弹簧的表面进行喷涂处理,具体为:
A、第一次喷涂:采用超音速电弧喷涂1Cr13涂层,1Cr13涂层喷涂厚度为60±20μm;
B、第二次喷涂:采用超音速电弧喷涂纯铝涂层,纯铝涂层喷涂厚度为100±50μm;
C、预氧化:喷涂结束后使用氧乙炔火焰对纯铝涂层表面预氧化;
D、在预氧化后的纯铝涂层的外表面涂覆耐摩金属涂层,所述耐摩金属涂层的组分按质量百分比为:碳:0.12-0.15%,铬:3.2-4.4%,钛:4.2-5.5%,钒:1.5-1.8%,钴:0.5-1.2%,铌:0.2-0.3%,钨:1.1-1.4%,锌:2.2-2.5%,钐:1.5-1.8%,钕:1.2-1.4%,钷:0.12-0.25%,铕:0.02-0.04%,钆:0.2-0.5%,铝:3.3-3.8%,余量为铁。
上述技术方案的改进是:步骤㈠中耐疲劳压缩弹簧中各成分的质量百分比为:C:0.25%,Mn:0.19%,Zn:0.78%,Cu:0.55%,Ag:0.86%,Au:0.49%,Pt:0.29%,Ni:1.66%,W:2.28%,Mo:0.26%,Nd:0.13%,Eu:0.06%,Lu: 0.03%,Ti:4.33%,AlN:1.16%,S≤0.003%,P≤0.003%,氧化镁:0.49%, 碳化钨:0.62%,蒙脱石:0.37%,余量为Fe。
上述技术方案的改进是:步骤㈠中耐疲劳压缩弹簧中各成分的质量百分比为:C:0.36%,Mn:0.23%,Zn:0.88%,Cu:0.63%,Ag:0.95%,Au:0.58%,Pt:0.36%,Ni:1.86%,W:2.43%,Mo:0.28%,Nd:0.13%,Eu:0.08%,Lu: 0.07%,Ti:4.64%,AlN:1.32%,S≤0.003%,P≤0.003%,氧化镁:0.63%, 碳化钨:0.81%,蒙脱石:0.55%,余量为Fe。
上述技术方案的改进是:步骤㈩中耐摩金属涂层的组分按质量百分比为:碳:0.13%,铬:3.4%,钛:4.5%,钒:1.8%,钴:0.7%,铌:0.3%,钨:1.2%,锌:2.3%,钐:1.7%,钕:1.3%,钷:0.18%,铕:0.02%,钆:0.3%,铝:3.7%,余量为铁。
本发明采用上述技术方案的有益效果是:
(1)本发明的耐疲劳压缩弹簧由于原料中含有Zn、Ni和W,加强了齿轮的耐热和耐腐蚀性能;
(2)本发明的耐疲劳压缩弹簧由于原料中含有Ti、Al和稀土元素,减轻了弹簧的质量,增加了结构强度和耐腐蚀性能;
(3)本发明的耐疲劳压缩弹簧由于通过熔炼和精炼的配合,可以有效去除原料中的杂质,提高产品质量;
(4)本发明的耐疲劳压缩弹簧的加工工艺,通过热处理工艺,可控制弹簧横向与纵向凹陷造成的表面裂纹,并可使簧丝表面层产生与工作应力相反的残余应力,受载时可抵消部分工作应力,大大提高了弹簧的耐疲劳性能,延长了使用寿命;
(5)本发明的耐疲劳压缩弹簧的加工工艺,在弹簧的表面进行喷涂1Cr13涂层、纯铝涂层和耐摩金属涂层,通过1Cr13涂层和纯铝涂层的配合,并对纯铝涂层进行预氧化,大大提高了弹簧的耐腐蚀性能,并且耐摩金属涂层能够有效防止纯铝涂层产生的氧化膜在使用中发生磨损,使得纯铝涂层能够长期提供防腐蚀的保护,延长了弹簧的使用寿命。
具体实施方式
实施例一
一种耐疲劳压缩弹簧的加工工艺,包括以下步骤:
㈠配料:所述耐疲劳压缩弹簧中各成分的质量百分比为:C:0.25%,Mn:0.19%,Zn:0.78%,Cu:0.55%,Ag:0.86%,Au:0.49%,Pt:0.29%,Ni:1.66%,W:2.28%,Mo:0.26%,Nd:0.13%,Eu:0.06%,Lu: 0.03%,Ti:4.33%,AlN:1.16%,S≤0.003%,P≤0.003%,氧化镁:0.49%, 碳化钨:0.62%,蒙脱石:0.37%,余量为Fe;
㈡熔炼:将耐疲劳压缩弹簧的原料加热熔炼,控制温度为1400-1500℃;
㈢精炼:控制精炼温度为960℃~1060℃精炼10分钟,静置25分钟,气压0.03-0.09MPa;
㈣将精炼后的原料进行连铸连轧,再将连铸连轧后的坯料拉丝;
㈤卷制弹簧,具体步骤如下:
A、下料:用乙炔气割拉丝后的坯料确定长度,修磨切割面;
B、锻尖:利用锻打的方式将弹簧丝的两端头从圆截面过渡到矩形截面,锻打温度为900-1000℃,加热时间为5-7分钟,锻打的终止温度为900-940℃;
C、热卷:将锻尖后的弹簧丝加热到950-1100℃,安照预定的高度、外径和圈数进行热卷,保温时间为18-25分钟;
㈥热处理:采用淬火-加热-回火的热处理工艺,具体热处理工艺为:
淬火:将热卷后的弹簧放入真空淬火炉进行淬火,淬火介质为真空淬火油,控制淬火温度为920-980℃,淬火时冷到230-260℃时,取出空冷至室温;
加热:将淬火后的弹簧放入加热炉进行加热,加热温度为735-760℃,加热16-18分钟后停止加热,使弹簧在加热炉内利用余热维持在680-690℃保温8-9分钟,将弹簧取出进行冷却,采用水冷与空冷结合,先采用水冷以12-15℃/s的冷却速率将弹簧水冷至430-460℃,然后空冷至370-390℃,再采用水冷以16-19℃/s的冷却速率将弹簧水冷至室温;
回火:将加热后的弹簧放入真空回火炉进行回火,控制回火温度为450-470℃,回火时间12-15分钟,然后采用压缩空气或雾状淬火液以11-13℃/s的冷却速率将钢筋冷至330-350℃,然后空冷至室温;
㈦强压处理:把弹簧压至要求高度,停放15-36h,然后放开;
㈧抛丸处理:将弹簧进行至少2次抛丸处理;
㈨清洗、退磁;
㈩退磁后的弹簧的表面进行喷涂处理,具体为:
A、第一次喷涂:采用超音速电弧喷涂1Cr13涂层,1Cr13涂层喷涂厚度为60±20μm;
B、第二次喷涂:采用超音速电弧喷涂纯铝涂层,纯铝涂层喷涂厚度为100±50μm;
C、预氧化:喷涂结束后使用氧乙炔火焰对纯铝涂层表面预氧化;
D、在预氧化后的纯铝涂层的外表面涂覆耐摩金属涂层,所述耐摩金属涂层的组分按质量百分比为:碳:0.13%,铬:3.4%,钛:4.5%,钒:1.8%,钴:0.7%,铌:0.3%,钨:1.2%,锌:2.3%,钐:1.7%,钕:1.3%,钷:0.18%,铕:0.02%,钆:0.3%,铝:3.7%,余量为铁。
实施例二
一种耐疲劳压缩弹簧的加工工艺,包括以下步骤:
㈠配料:所述耐疲劳压缩弹簧中各成分的质量百分比为:C:0.36%,Mn:0.23%,Zn:0.88%,Cu:0.63%,Ag:0.95%,Au:0.58%,Pt:0.36%,Ni:1.86%,W:2.43%,Mo:0.28%,Nd:0.13%,Eu:0.08%,Lu: 0.07%,Ti:4.64%,AlN:1.32%,S≤0.003%,P≤0.003%,氧化镁:0.63%, 碳化钨:0.81%,蒙脱石:0.55%,余量为Fe;
㈡熔炼:将耐疲劳压缩弹簧的原料加热熔炼,控制温度为1400-1500℃;
㈢精炼:控制精炼温度为960℃~1060℃精炼10分钟,静置25分钟,气压0.03-0.09MPa;
㈣将精炼后的原料进行连铸连轧,再将连铸连轧后的坯料拉丝;
㈤卷制弹簧,具体步骤如下:
A、下料:用乙炔气割拉丝后的坯料确定长度,修磨切割面;
B、锻尖:利用锻打的方式将弹簧丝的两端头从圆截面过渡到矩形截面,锻打温度为900-1000℃,加热时间为5-7分钟,锻打的终止温度为900-940℃;
C、热卷:将锻尖后的弹簧丝加热到950-1100℃,安照预定的高度、外径和圈数进行热卷,保温时间为18-25分钟;
㈥热处理:采用淬火-加热-回火的热处理工艺,具体热处理工艺为:
淬火:将热卷后的弹簧放入真空淬火炉进行淬火,淬火介质为真空淬火油,控制淬火温度为920-980℃,淬火时冷到230-260℃时,取出空冷至室温;
加热:将淬火后的弹簧放入加热炉进行加热,加热温度为735-760℃,加热16-18分钟后停止加热,使弹簧在加热炉内利用余热维持在680-690℃保温8-9分钟,将弹簧取出进行冷却,采用水冷与空冷结合,先采用水冷以12-15℃/s的冷却速率将弹簧水冷至430-460℃,然后空冷至370-390℃,再采用水冷以16-19℃/s的冷却速率将弹簧水冷至室温;
回火:将加热后的弹簧放入真空回火炉进行回火,控制回火温度为450-470℃,回火时间12-15分钟,然后采用压缩空气或雾状淬火液以11-13℃/s的冷却速率将钢筋冷至330-350℃,然后空冷至室温;
㈦强压处理:把弹簧压至要求高度,停放15-36h,然后放开;
㈧抛丸处理:将弹簧进行至少2次抛丸处理;
㈨清洗、退磁;
㈩退磁后的弹簧的表面进行喷涂处理,具体为:
A、第一次喷涂:采用超音速电弧喷涂1Cr13涂层,1Cr13涂层喷涂厚度为60±20μm;
B、第二次喷涂:采用超音速电弧喷涂纯铝涂层,纯铝涂层喷涂厚度为100±50μm;
C、预氧化:喷涂结束后使用氧乙炔火焰对纯铝涂层表面预氧化;
D、在预氧化后的纯铝涂层的外表面涂覆耐摩金属涂层,所述耐摩金属涂层的组分按质量百分比为:碳:0.13%,铬:3.4%,钛:4.5%,钒:1.8%,钴:0.7%,铌:0.3%,钨:1.2%,锌:2.3%,钐:1.7%,钕:1.3%,钷:0.18%,铕:0.02%,钆:0.3%,铝:3.7%,余量为铁。
本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。