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如何进行板簧的热处理操作

    板簧目前大量使用在载重汽车、火车及轿车上。载重汽车除主板簧外,还增设副簧以增大刚度。火车由于密封圈弹簧载重量大,常将4组以上椭圆形板簧并排使用。板横截面常为矩形,为防止板片之间阀门弹簧相对侧向滑动,常带梯形槽及双凹弧面,铁道板簧截面部分带凸筋。少片纵向变截面板簧目前正应用在小型载货汽车中。

    板簧横截面的宽度尺寸和厚度尺寸之比应在6~10范围内。板簧承受弯曲应力为主,还有冲击力。利用弹性变形来减振吸收冲击功。因板簧工作在大气中,易受雨水侵蚀。板簧淬火时要求淬透,一般板簧厚度小于12mm的板簧材料选用60Si2MnA、55Si2Mn、55SiMnB、55SiMnVB钢等。较厚的板簧应选55SiMnMoVA、55SiMnMoVNb钢等板材。板簧最终热处理硬度控制在375~ 444HBW(即39~47HRC),主簧在凹面应进行应力喷丸处理,副簧进行一般喷丸处理。可使板簧的疲劳寿命提高20%左右。

    钢板弹簧的生产过程中要经过两次强化过程,首先淬火时将簧片压在摆动式淬火压床上,一边弯成一定弧度一边摆动淬火。高温弯曲形变会细化晶粒并诱发促进马氏体相变,得到细小晶粒的隐晶马氏体。其次是在应力喷丸前,应将弧形簧片拉直,并产生超过屈服强度2%~10%的预加应力,然后在凹面进行喷丸冷作硬化。经过多种复合强化,使表面得到最大的残留压应力。

    现以中巴车前后板簧为例介绍板簧的生产和热处理过程及喷丸的整个过程。前簧8片,后簧10片。板宽为70mm,厚为8mm。1~4片簧为主簧,应力喷丸处理,其余为副簧,一般喷丸处理。材料为55SiMnVB或60Si2MnA钢。热处理后要求硬度达375~444HBW。主簧各片间隙均匀,骑马螺栓夹紧力矩为68~127N·m。第3~10片簧两端辗薄,并由厚至薄均匀过渡。

    板簧的主要加工工艺路线和各工序的要求和操作如下:

    下料:断口和纵向中心线垂直,断口无毛刺。长度偏差控制在±3mm,第一片主簧公差为mm。

    校正:在大平板上校平面,1~2片主簧片平行度小于0.8 mm/m,其余小于1.3mm/m。校正侧向S变扭曲≤0.6~0. 8mm/m。

    卷耳朵:主一簧加热到950℃以上,热透后经完全奥氏体化之后在卷耳机上卷耳,卷耳心棒应耐磨耐高温不变形,耳孔直径在规定的尺寸范围内。两耳中心线平行度及耳孔中心线同板面纵向中心线的垂直度≤1. 5mm/250mm。

    包耳朵:主二片簧切边包耳加热到950~980℃,在板端两侧15°斜角切掉一块便于包耳,在包耳机上两端包卷22.5°左右的圆弧,以提高二簧卷耳的强度。

    辗薄:第3~18片簧两端在70~80mm长度范围内辗轧成斜坡形,端头最薄控制在(3±0.25)mm,以减少板间压力集中及磨损。

    淬火:加热温度(880±20)℃,保温时间为10~ 25 min,应根据加热炉型、装炉量大小及板厚进行工艺调试后确定,以保证完全奥氏体化。簧片从炉中取出到装上摆动机械手的转移时间越短越好。不允许板片温度低于Ar3时带黑淬火。淬火介质选用L-AN15号全损耗系统用油、PAG有机液、好富顿油等,油温控制在20~80℃,机械手摆动频率为45~60次/min,冷却时间根据板厚确定,控制在35~75s。保证淬火后的硬度≥60HRC。淬火弧高确定的原则是根据图样设计的自由弧高和喷丸降低弧高之差与预压缩弧高差的总和,然后制成靠模,调节机械手各液压缸的压力参数。使各片簧得到不同弧高度值。表3-42是板簧淬火摆动45次/min时,板簧厚度、长度和冷却时间的关系。

回火:板簧回火一般在输送机炉中进行,也有采用网带炉回火方式,温度控制在550℃±30℃,保温时间为55~60min;出炉后喷自来水冷却,并防止回火脆性产生。回火后的硬度应符合技术要求。

    钢板弹簧淬火马氏体检验见JB/T 9211-2008《中碳钢与中碳合金结构钢马氏体等级》,2~6级合格。回火后金相组织检验见GB 3782-2006,放大500倍下观察1~4级合格,不得有托氏体和贝氏体混合组织,不允许有石墨碳。

    喷丸:1~4片簧进行应力喷丸,其余进行自由喷丸,应力喷丸的强度为0. 175C,覆盖率达98%以上,饱和状态。用Φ0. 8mm~Φ1. 2mm高碳淬火钢丝切割丸,也可以用铸铁丸。钢丸流量达150~ 200kg/h,新旧钢丸质量比为1:4,一班加旧丸50~60kg -次,丸速控制在70~ 80m/s。板簧在输送机上运行速度由现场工艺调试,一般3~5m/min为好。现场用控制电枢的电流来控制喷丸强度,大约在35~55A左右。

    装配:各片簧根据弧高选配,根据弧高正负偏差分开装配。第一片主簧的平行度和垂直度检查合格后才能装配。除第一片簧,其他簧片凹面宽度的2/3应涂黄油石墨润滑脂。叠片应夹紧,尽量减少间隙,中心螺栓拧紧力矩应达到规定要求。所有夹箍紧固有效,骑马螺栓和板簧座的拧紧力矩应达到规定要求,螺母应自锁不得松脱。




作者:诸暨市大华弹簧厂
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关键词:阀门弹簧板簧密封圈弹簧
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