彈簧制造企業(yè)及材料加工企業(yè)主要完成從熱軋線及板材加工到成為彈簧制造直接狀態(tài)的步驟,主要線材改制,如:退火冷拔、表面磨光和剝皮、線材處理等。許多鋼鐵企業(yè)也向后一體化發(fā)展,為彈簧造企業(yè)直接提供所需的原材料。彈簧材料深度加工求及方法往往是根據(jù)彈簧制造者的需求決定。
目前,國內(nèi)提供的彈簧材料主要執(zhí)行標準為B/T1222—2007《彈簧鋼》,交貨狀態(tài)主要為熱軋狀,材料方式主要為盤料,也有棒料。部分鋼鐵企業(yè)供冷拔盤料、銀亮鋼棒、韌化處理鋼絲、熱處理油淬火—回火)線材等。熱軋狀態(tài)的彈簧型材(線材、板材、帶材)對彈制造企業(yè)來說其特征是表面粗糙、缺陷深度大,通深度是線徑公差之半;表面脫碳層大,熱軋態(tài).5—2.5%線徑,冷拔態(tài)1.0—2.0%線徑;線徑公差大,軋態(tài)(GB/T14981—20092014GB/T908—2008),冷態(tài)(GB/T3078—2008,GB/T905—2008);硬度范圍
明確,“熱軋+熱處理”的技術(shù)規(guī)范其硬度是≤BW321,精確硬度需要供需雙方再協(xié)定;晶粒度5及偏析2.5等要求偏低;其它如夾雜物級別在國標為非強制規(guī)定,上述因素使熱軋交貨狀態(tài)不能很好用當前各類彈簧產(chǎn)品的首道成形工藝,也不能滿足簧產(chǎn)品輕量化、高應力和耐久性的質(zhì)量要求。
鋼鐵企業(yè)熱軋型材交貨狀態(tài)的
后續(xù)常用加工
球化退火+冷拔。這是比較傳統(tǒng)的彈簧原材料改制法,通過球化退火細化晶粒、均勻化學成分、軟化體;通過冷拔變形提高線材的圓整度、線徑精度,低表面粗糙度、表面缺陷、脫碳層等從而提高表面量和彈簧成形精度!扒蚧嘶+冷拔”也可作為尺、高精度矯直、表面磨光或剝皮的前道工序。但于球化退火工序成本較高,現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)盡量去此工以降低生產(chǎn)成本。此交貨狀態(tài)主要適用大料徑彈簧生產(chǎn)、熱卷彈簧生產(chǎn),以及較小線徑冷成形加熱處理的彈簧生產(chǎn)。
韌化熱處理。通過彈簧調(diào)質(zhì)熱處理(鉛浴/淬火回火處理)+冷拔變形的一種工藝。一般由專業(yè)線材加工企業(yè)生產(chǎn),此類線材特點是非常適用冷卷型彈簧產(chǎn)品制造工藝,同時具有一定的強度和耐久性能。彈簧專業(yè)制造企業(yè)主要采用這類線材生產(chǎn)各類異型彈簧(卡、拉、扭、壓簧等)。
油淬火—回火。執(zhí)行標準為GB/T18983—2003。此類線材是彈簧制造企業(yè)用于冷成形工藝方式生產(chǎn)高應力彈簧的主要原材料,其特點是較高的抗拉強度和綜合耐久性能。目前,油淬火—回火彈簧鋼絲的深加工途徑有兩類,常用的是冷拔+油淬火—回火和韌化熱處理后冷拔形變+油淬火—回火熱處理。
冷拔+油淬火—回火。這類冷拔預處理加熱處理是彈簧線材較為廣泛的深加工方式,也是冷卷成形彈簧的主要原材料交貨狀態(tài)。目前既有專業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)如上海中煉、中鋼院中試等公司,也有彈簧制造企業(yè)自己生產(chǎn)。此工藝方式通常用于較大線徑(Φ8—16mm)鋼絲。實際上,現(xiàn)在的油淬火—回火熱處理中有油淬火也有水淬火,淬火加熱方式有輻射加熱,也有感應加熱,各有利弊,關(guān)鍵是最終輸出的線材技術(shù)質(zhì)量,批量生產(chǎn)為高級線徑8—16mm的油淬火—回火的線材的技術(shù)指標已達到Rm2100MPa,Ψ≥35%、表面粗糙度Rz35μm、表面脫碳最深30μm,晶粒度≥10級。常用的高應力彈簧油淬火—回火材料為Rm2000MPa,Ψ≥40%、表面粗糙度Rz50μm,表面脫碳最深50μm、晶粒度≥10級。普通應用的彈簧油淬火—回火材料為Rm1800—1900MPa,Ψ≥40%,表面缺陷深度≤200μm、表面脫碳最深100μm、晶粒度≥7級,線材熱處理的質(zhì)量提升空間還很大。
調(diào)質(zhì)處理+冷拔形變+油淬火—回火。這種深加工工藝主要用于彈簧產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量要求高、線徑較細Φ2—6mm的高應力彈簧,經(jīng)過此工藝深加工,線材具有更高的綜合機械性能,強度、塑性、硬度、韌性和疲勞性能都得到提高。彈簧專業(yè)制造企業(yè)主要將此類材料用于汽車、內(nèi)燃機等動力總成系統(tǒng)中的重要彈簧,如:氣門彈簧、變速箱彈簧、離合器彈簧等,其特點是強度高(Rm2200MPa),表面質(zhì)量好、無脫碳、表面缺陷Rz12μm。
冷拔形變強化。此類加工工藝主要適用于不銹鋼和有色金屬線材,通過形變強化提高線材的強度來滿足彈簧制造企業(yè)對材料的要求。彈簧制造企業(yè)直接利用此類材料的強度,通過成形、去應力回火和穩(wěn)定化處理來達到一般機械彈簧需要的機械性能。
鋼鐵企業(yè)熱軋前提高技術(shù)能級的深加工主要在化學成分的優(yōu)化和精煉、軋鋼工藝的改進。高應力彈簧的主要服役失效模式為腐蝕應力疲勞斷裂,為此彈簧企業(yè)期望彈簧材料具有更高的抗腐蝕性能,鋼鐵企業(yè)在原有的材料基礎上作了各種改進和優(yōu)化,如通過微調(diào)化學成分、改進精煉技術(shù)和大方坯軋鋼工藝等等,做出了超純凈彈簧鋼、超高強度彈簧鋼等從而達到更高強度、更優(yōu)良抗腐蝕性能的彈簧材料。
綜上所述,由于不同領域使用彈簧對原材料性能要求不同,一般鋼廠出廠的熱軋狀態(tài)必須有不同的深加工以滿足彈簧的專業(yè)特性需求,通常是采用熱處理、形變強化等來提高線材性能。
通過表面剝皮(磨光、拋光等)深加工以消除表面缺陷、降低表面粗糙度、脫碳層、腐蝕坑、折疊裂紋,從而能有效地提高線材質(zhì)量來滿足輕量化彈簧的設計要求。
特殊線材的機械加工,如:線材外徑尺寸和形狀上的加工能更好地滿足彈簧制造企業(yè)產(chǎn)品輕量化設計需要。卵形、D形、梯形、矩形等截面鋼絲和線材可以更好地滿足高應力氣門彈簧、模具彈簧、離合器彈簧等;變徑線材可以更好地滿足非線性特性的彈簧,如變剛度彈簧、Mini—Block(緊湊型)彈簧等。
隨著國家對節(jié)能減排要求不斷提高,最終產(chǎn)品輕量化要求日益趨高。除開發(fā)新型輕質(zhì)復合材料(高強度纖維材料)外,還需要不斷提高傳統(tǒng)彈簧材料的抗拉強度和耐腐蝕性能以實現(xiàn)更高的工作應力。
彈簧展-2016第十七屆廣州國際彈簧工業(yè)展覽會-全球最大彈簧展會-巨浪展覽-The 17th China(Guangzhou)Int’l Spring Industry Exhibition
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