
彈簧鋼材制造過程的特征
彈簧鋼材熱處理后質量的判別主要是彈簧鋼的壽命,從性能的角度考慮時需要調整彈性參數與韌性參數的平衡;性能與彈簧鋼鋼的淬透性有密切關系。
目前彈簧鋼制造方法采用鋼材和工藝路線的不同可分為三類。
其一采用冷軋鋼帶和冷拔鋼絲、冷卷成型,經淬火回火或低溫回火;
其二采用熱軋不退火鋼材,熱成形后,進行淬火回火,一般板簧及大型卷簧的制造都采用此方法;
其三采用熱軋退火鋼材,冷卷成型,除應力整型后,再加熱淬火和回火熱處理,一般鋼絲直徑在6-12mm的中型卷簧。
彈簧鋼鋼的熱處理可分冷拔鋼絲的熱處理和熱軋彈簧鋼鋼的熱處理。
冷拔鋼絲的熱處理是先對材料進行淬火+中溫回火,獲得回火托氏體組織,成形后進行低于150℃去除應力回火。
熱軋彈簧鋼鋼的熱處理是熱成形后的彈簧鋼,可在830~890℃加熱后油淬火、400~480℃回火,獲得回火托氏體組織。如果彈簧鋼鋼絲直徑太大(>15mm)、板材太厚(>8mm),會出現淬不透現象,結果彈性極限下降,疲勞強度降低。
彈簧鋼在服役時承受的彎曲應力、旋轉應力在表面,故它的表面狀態非常重要。熱處理時的氧化脫碳是預防的重點,加熱時要嚴格控制爐內氣氛,盡量縮短加熱時間。彈簧鋼經熱處理后,一般要進行噴丸處理,使表面強化并在表面產生殘余壓應力,以提高疲勞強度。
強力噴丸技術是將高速彈丸噴射到彈簧鋼表面,使表面層在彈丸的沖擊作用下發生塑性變形,由此產生強化及表面壓應力,使彈簧鋼的抗疲勞性能及耐應力腐蝕能力均得到改善的方法。
強力噴丸在弧高值為0.15-0.60mmA時,可以改善表面粗糙度值>4μm的表面質量,延長了彈簧鋼表面接觸疲勞裂紋的萌生期,并使擴展裂紋多次分叉,擴展速度降低,使彎曲疲勞裂紋變得短而細,因而延緩了彎曲疲勞裂紋的形成及降低了裂紋擴展速度,彎曲疲勞強度提高42%-56%。
為此,彈簧鋼零件一般均采用強力噴丸,應注意的是強力噴丸工藝指標值的確定。JB/T10174-2000規定“噴丸強度一般應為0.35mmA以上,表面覆蓋率一般應不低與200%”。根據噴丸對彈簧鋼表面微觀結構的影響,彈簧鋼噴丸強度為0.35-0.43mmA較為適宜?紤]在相同條件下,板簧發生彎曲疲勞斷裂的表面部位噴丸強度只有圓棒的1/3,彈簧鋼噴丸的表面覆蓋率要求≥250%為佳。
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