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0Cr17Ni7Al制簧工艺探究
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& }$ i) [5 @$ Z* g, P) k) j
使用0Cr17Ni7Al不锈钢制造弹簧能满足某些产品的特殊性能要求。因而其材料及制造工艺较为特殊。如：有的要求在具在腐蚀作用的燃烧气体条件下正常工作；有的要求使用中不可进行拆卸；更有甚者由于结构紧骤而使簧的几何尺寸受到限制，工作应力远远超过设计的允许极限；有的重要弹簧工作频率高，达到700～900次/min，因此它仅用于部分专用产品上。按其结构型式划分主要有：圆柱螺旋单扭簧、双层扭簧、一端扩口圆柱螺旋簧、钩形簧、棱柱螺旋簧及普通螺旋压簧。本文主要对0Cr17Ni7Al制簧与普通碳素弹簧钢丝制簧的主要几道重点工序略作探究。
1 J( G6 ~, C2 s, [3 d' c0 q4 N. I. G 一、0Cr17Ni7Al不锈钢丝制弹簧与碳素弹簧钢丝制簧的工艺差异
: Y; `: g# c# L: ]- E9 M: i6 ] 1、不锈钢丝制作普通螺旋压簧制作工艺：绕簧－定型回火－切单件－并头－磨两端面及打毛刺－校正－时效处理－紧压－修校－检验－入库。$ S4 [0 f- j7 F
2、碳素弹簧钢丝制作普通压簧时则没有定型回火工序（特殊除外）。+ q. z. h0 t: U8 d t; P% g
3、增加定型回火工序的原因，是由于其材料本身的性能决定的：0Cr17Ni7Al不锈弹簧钢丝属高强度沉淀硬化不锈钢丝（其化学成份见表一），具有很高的强度和足够的韧性，时效处理后σb一般能提高100～300N/mm2，它与碳素弹簧钢丝比较，相当于D组钢丝的强度（其强度具体数值见表二）。故用它制造圆柱螺旋压簧时，绕簧后切单件、并头及修校均由于强度太低而易于变形。如造成节距不均匀，簧直径圆度发生改变等。特别是手工制作，长条绕制后切单件时易造成簧头外露，产生变形，增加并头及修头子的难度。
O) K# Q& n. o# q+ |& f" \) O% m 用Φ0.6的不锈钢丝分成两组，一组时效处理30min，取出放置48h后再时效处理1h；另一组时效处理1h（两组试验的处理温度均在400℃～420℃），然后进行拉力试验，结果是两组的σb 差别不明显。通过试验，采取绕簧后根据不同规格的钢丝在不同温度下时效处理（见表三）的方法，使钢丝强度提高一部分，从而使簧达到“定型”的目的，以便于以后的切单件、并头、修校。6 _5 C# f- C* B1 o# @9 @
4、0Cr17Ni7Al不锈钢丝制簧与其它钢丝的区别还在于：时效前后其外径尺寸变化不很明显。' j- j/ e6 x1 K" q; W: g
5、不锈钢丝制作圆柱螺旋扭簧的制作工艺与碳素弹簧钢丝的制作工艺是一样。
7 C0 j6 ^$ L t) P$ r* n! g6 { 化学成份表
3 v5 D" K: ?( o6 B; l元 素
6 C f1 A3 O! o. G | C 3 l6 d4 w0 A0 D/ B: F# U: k
| Si
( a7 a) q6 K* G | Mn
9 L! s& N B1 q8 o, p% y | Cr ; R- |, L1 e. o+ d- k
| Ni & c6 [+ N* V0 z. j2 o- n) l$ B
| Al
4 ]% ~! S: Y0 \! D4 c" I# i8 c( [7 S | S : ~, B6 R! i, K6 ^% {2 }% [! ]0 N* q
| P
* I: ?+ S0 {. z7 e- m0 ` | 含量（%） + b. U: w- |/ f" Z s
| ≤0.09
/ A% G* ?. }9 Q N: R& y. j | ≤1.00 4 D! T. H- e3 V: Z# ?) m' h& ~
| ≤1.00 / \$ B0 a4 C6 |/ P1 W( {$ p0 ^- U
| 16～18 + ]& p/ I+ V' a1 S. K0 }9 W3 o
| 6.5～7.5 4 U5 ? o7 i, T8 s
| 0.75～1.5
5 n: n0 M+ c A. s | ≤0.03 : B# r$ F7 l/ v0 c4 w, k
| ≤0.035 8 ~2 B2 J; g6 s- F7 a- T) U1 O. `
|
0 d. i5 @# G2 V) h1 v
表一8 X \2 L' g, ^# I6 U# o
. ]9 @. |3 E7 l# J% G6 {强度对比表 : t1 l6 p- [7 x6 y3 H' l
7 |$ D; U; F- D$ t钢丝直径Φ（mm）
: i0 `1 k' b+ l! e7 {4 K | σb(N/mm2) ; O# U+ R7 R2 c' G
| 0Cr17Ni7Al 6 h+ Z9 ^& u9 k6 m/ O( L" r
| D
" H+ |6 i, n: i: r4 e4 g8 P2 I | 0.4～0.5 ; y6 j( x4 p3 t% A- n
| 2330～2490
! S" x1 C9 c* X8 j2 @& Y$ s0 T | 2200～2650 1 C( l1 r" m+ b: t
| 0.6～0.8
( a* a j$ N6 f: `. M | 2290～2490
& [" Q/ v5 R; b$ ` | 2150～2600 # ]: v V/ [* ?( ?0 p/ Y" {1 V
| 0.9～1 ( H# n+ l' A! b, Z6 `& B
| 2250～2450 : i; @! j5 D% M2 v6 E
| 2050～2500
$ C& m( o% a, e | 1.2
( R2 X1 L; ~$ ^1 `% S& L6 f | 2180～2380 2 v: C+ J+ z5 P
| 1950～2400 0 H1 j& H! e" ~5 C$ J
| 1.4 ( W2 Z& S; y% I, _, N. L
| 2150～2350 1 m3 k5 z6 l5 t
| 1900～2300 % Q' u' n2 W5 U/ x" |3 `2 a
| 1.8
( [( x' i! b& t/ o9 { | 2080～2280
& ?5 K8 T4 h& D( I% g+ M4 U | 1800～2100 8 r1 [, ~! `$ w. t: a
|
1 t% v! j. S2 f6 _, x+ A9 P
表二 2 a% E; Y5 ~4 ~9 G+ k) r( c
5 e# _# w1 z, H) ]- M- k 热处理参数表
1 f& a7 m+ F; }: e
# [) |* j3 V8 a" F* \9 s
钢丝直径Φ（mm） & _1 _' G" G: F1 P
| 0.4～0.6 x6 k: f, f5 g' m0 ~+ A$ S
| 0.7～1.2 . y A2 \4 w" Z+ ?# E
| 1.4～1.8 q) g5 {" r: z4 {
| 定型温度（℃）
8 c" c8 ?3 d7 y( P" c | 400～420
2 V2 u# O9 G( L3 i* w6 l* X# U | 430～450 * F# C. l0 a7 n2 @9 a% x
| 450～460 / C- h6 x" [: c8 J( h( D7 B
| 定型时间（h）
3 u* Q! {7 n& j! S k | 0.5
# P* g* T6 a: P a2 y5 x |
: N. S, y @; O7 z% z6 W, e表三 % v3 n9 s3 w2 _4 X+ ]
二、并头参数的选取
1 v/ P; f0 V* d弹簧端圈的并头有热并和冷并两种。热并一般采用电板并头的方法，原理是以控制电压和接通电源的时间来控制制簧的并头质量。0Cr17Ni7Al不锈钢制簧与碳素钢丝制簧在材料直径、簧外径及节距基本相同的条件下，在并头时的电压一般比碳素钢丝制簧高5～10V。对于不锈钢丝来说，采用电板热并头，其性能优于碳素钢丝，不易产生过热过烧现象。但是，不同炉号及化学元素的微量变化，都会给并头参数带来影响，我们曾经碰到过机械性能均合格，用同样的工艺、同样的并头参数、同样的检测方法却发现有脆断现象，而提高并头参数后，情况发生了明显的改变。实践证明：加热参数若选用过高，则时效后支承圈太软，影响其弹簧特性；若选用过低，时效后又易产生脆断。* I% K& D7 `$ q' e
三、绕簧芯轴的选取
6 a; o+ s( Q+ t$ n4 N+ a2 n6 ~由表二可以看出：不锈弹簧钢丝的强度较D组碳素弹簧钢丝低，但又比其它合金钢丝强度高，在未时效前的塑性较好。因而参照D组和合金钢丝绕簧芯轴计算公式可以得出不锈钢丝制簧的绕簧芯轴公式如下：/ @$ s d" x n, S" Y
D0＝（1－0.016D2/d）D1
7 N l+ o7 l! ~+ ?! G/ u其中：D0：制簧芯轴直径（mm）
2 z8 A% S0 o1 ?4 U0 mD2: 弹簧中径（mm）9 | a) h* z6 D; c0 P- C; t8 k
D1：弹簧内径（mm）
1 g. r1 y; v/ k8 h9 J- p9 Yd：钢丝直径（mm）) k9 e, q+ O7 r
根据不同的旋绕比，在上述计算的基础上加减一个常数，便可得到实际制簧应选的芯轴。 , e6 G6 z; H& Z9 |! a8 ?
4 |; n" \2 z, V" p9 `9 A
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发表于 2007-12-22 08:57:18