CN106734324A - 汽车弹簧用超宽厚比矩形线的生产加工工艺 - Google Patents

汽车弹簧用超宽厚比矩形线的生产加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种汽车弹簧用超宽厚比矩形线的生产加工工艺，包括以下步骤：（1）拉拔：将圆形线材拉拔成方形线材；（2）退火：采用等温再结晶退火工艺，（3）冷轧：采用冷轧机对方形线材进行冷轧而形成矩形线材，冷轧中采用张力轧制，冷轧过程采用工艺冷却和润滑，并控制压下率小于60%。处理后，线材厚度和宽度尺寸上偏差小、精确度高。其边部为平面，角部半径较小，与零部件装备贴合度高。线材外形优良，即平直度较好，通条性能好。满足客户高变形成型要求。矩形线表面光洁度高，缺陷少，适用于对表面要求较高的产品。矩形线力学性能均匀一致，具有较高的抗拉强度、塑韧性等综合性能。矩形线宽厚比达到10以上，满足客户高变形成型要求。

Description

汽车弹簧用超宽厚比矩形线的生产加工工艺
技术领域
本发明涉及线材生产加工领域技术，尤其是指一种汽车弹簧用超宽厚比矩形线的生产加工工艺。
背景技术
汽车工业已经成为我国经济发展最快的行业之一。汽车工业集先进的制造技术和先进的材料科学于一体，材料科学的发展推动了汽车工业的发展。作为汽车工业发展基础条件之一，新材料的开发和应用是保证我国汽车工业跟踪和学习世界先进技术的前提。同时，汽车的发展也对新材料的开发和研究提出了更高的要求。
钢板弹簧在汽车行驶过程中，承受高频往复压缩运动，起着缓冲和减振作用，其质量的好坏，对车辆平稳性、安全性起着至关重要的作用。正规专业厂生产的汽车钢板弹簧表面平整光滑，规格尺寸规范，喷漆工艺水平高。尤其客车对钢板弹簧性能的要求较高，以使车辆具有噪声小、速度快、振动小、舒适度高、弹性好、平稳性好等特性；重型及超重型载货车则需要高强度的钢板弹簧，其发展趋势总体上为轻量化(高应力)、高可靠度。
目前汽车对弹簧扁钢原材料的年需求量约为56万t，国产弹簧扁钢的质量、品种和规格基本能够满足用户要求，以东风汽车钢板弹簧有限公司为例，其采购的弹簧扁钢全部国产化。到2010年汽车用弹簧扁钢的需求量为60万～70万t。轻型货车、中重型汽车和客运汽车使用钢板弹簧，使用尺寸规格为(6～30)X(50～140)mm，品种为弹簧扁钢，年需求量约为56万t。国内生产厂家较多，产品质量基本能够满足用户需求，但在一些特殊部件的弹簧扁钢，应其质量还不能较好的满足产品要求，用户指定需进口国外钢厂的弹簧扁钢外。
国外对矩形钢线的研究较早，到上世纪年代，就能生产各种规格矩形钢线，并形成了系列。国外生产的矩形钢线具有形状规则、尺寸波动小、通条性好、钢线综合性能优和表面质量高等特点。相较于其他国家，目前我国矩形线产品的品种较少，规格尺寸单一，并存在尺寸精度不高，组织性能不稳定，优质矩形线生产能力不足等问题。为解决上述问题，越来越多的学者对矩形线进行更加深入的研究，其成型工艺受到广泛关注，而矩形线也向着“大宽厚比、高精度”方向发展，将更多产品应用于工程实践。
传统的成形方法是采用固定模拉拔成形矩形钢线，但成形时存在如周边圆角充不满，模具周边磨损不均匀导致模具寿命低等问题，很难实现大批量生产。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种汽车弹簧用超宽厚比矩形线的生产加工工艺，其能有效解决现有之矩形钢线成形时周边圆角充不满、模具周边磨损不均匀导致模具寿命低的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种汽车弹簧用超宽厚比矩形线的生产加工工艺，包括以下步骤：
（1）拉拔：将圆形线材拉拔成方形线材；
（2）退火：采用等温再结晶退火工艺，将方形线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入惰性气体，再将炉内的温度升至690-710℃，保温2.5-3h ；然后，以10-14℃/h的冷却速度冷却至610-630℃，并保温1.5-1.8h，接着，以18-22℃/h的冷却速度到常温；
（3）冷轧：采用冷轧机对方形线材进行冷轧而形成矩形线材，冷轧中采用张力轧制，冷轧机机架为闭式机架，机架上部由上横梁连接，下部由换辊轨道连接，工作辊和支承辊在机架窗口内，推上缸装于机架窗口下部，斜楔调整装置装于机架窗口上部，工作辊由上下工作辊、轴承座、轴承及油气润滑装置组成；冷轧过程采用工艺冷却和润滑，并控制压下率小于60%。
作为一种优选方案，所述步骤（2）中惰性气体为甲醇，甲醇气流量为2L/min。
作为一种优选方案，所述步骤（3）中工艺冷却采用以水为主要成分的冷却剂，润滑用的工艺润滑剂为水剂乳化液。
作为一种优选方案，所述步骤（3）中冷轧速度为5m/s。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：
通过本发明工艺处理后，线材厚度和宽度尺寸上偏差小、精确度高。其边部为平面，角部半径较小，与零部件装备贴合度高。线材外形优良，即平直度较好，通条性能好。满足客户高变形成型要求。矩形线表面光洁度高，缺陷少，适用于对表面要求较高的产品。矩形线力学性能均匀一致，具有较高的抗拉强度、塑韧性等综合性能。矩形线宽厚比达到10以上，满足客户高变形成型要求。由以上指标可以看出，其各项性能明显优越于目前国内市场类似产品，可更好的应用于各种高端产品加工行业，使一些特殊产品国产化成为可能，具有良好的市场前景，可为公司创造非常可观的经济效益。
附图说明
图1是本发明中成品的主视图。
具体实施方式
本发明揭示了一种汽车弹簧用超宽厚比矩形线的生产加工工艺，包括以下步骤：
（1）拉拔：将圆形线材拉拔成方形线材。
（2）退火：采用等温再结晶退火工艺，将方形线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入惰性气体，再将炉内的温度升至690-710℃，保温2.5-3h ；然后，以10-14℃/h的冷却速度冷却至610-630℃，并保温1.5-1.8h，接着，以18-22℃/h的冷却速度到常温；惰性气体为甲醇，甲醇气流量为2L/min。退火的目的在于降低钢的硬度，消除冷加工硬化，改善钢的性能，恢复钢的塑性变形能力；消除钢中的残余内应力，温度组织，防止变形；均匀钢的组织和化学成分。矩形线材在轧制过程中产生不同程度的加工硬化。加工硬化超过一定程度后，因为过分硬脆而不适于继续轧制。因此矩形线经冷轧一定的道次（即完成一定的冷轧总压下量）之后，往往要经软化热处理（在结晶退火等），使轧件恢复塑性，降低变形抗力，一遍遍继续轧薄。在冷轧生产过程中，每次软化退火之前完成的冷轧工作称为一个“轧程”。在一定轧制条件下，钢质愈硬、成品愈薄，所需的轧程愈多。
（3）冷轧：采用冷轧机对方形线材进行冷轧而形成矩形线材，冷轧中采用张力轧制，冷轧机机架为闭式机架，机架上部由上横梁连接，下部由换辊轨道连接，工作辊和支承辊在机架窗口内，推上缸装于机架窗口下部，斜楔调整装置装于机架窗口上部，机架是构成轧机的主体部分，承受经轧辊传递的材料变形抗力，虽然机架受到轧制中的巨大拉力，但为进行精密的精轧轧制，机架必须具有低的延伸率和足够的刚度；工作辊由上下工作辊、轴承座、轴承及油气润滑装置组成，工作辊虽然不直接承受轧制力，但能使轧辊保持正确位置，并承受轧制动力和张力的反作用力，此外还承受来自轧辊平衡装置的压力，并且轧辊的轴推力也经常发生，因此工作辊的轴承必须相当兼顾。
冷轧过程采用工艺冷却和润滑，实践表明，冷轧带钢的变形时约有84%-88%转变为热能。辊面温度过高会引起工作辊淬火层硬度下降，影响带钢的表面质量和轧辊寿命。辊温的升高和辊温的分布不均匀会破坏正常的辊行，直接影响带钢的板形和尺寸精度。同时，辊温过高也会使冷轧工艺润滑剂失效（油膜破裂），使冷轧不能顺利进行。此外，工艺润滑对降低轧辊的升温也起到良好的作用；采用工艺润滑还可以起到防止金属粘辊的作用。为了保证冷轧的正常生产，对轧辊和带钢应采取有效的冷却与调节跟温的措施。
控制压下率小于60%；压下率对于超宽厚比矩形线而言，压下率的控制至关重要。钢线沿轧制方向的变形区可分别为延伸区和宽展区。高度被压下的金属，同时向着宽展和长度方流动，而延伸长度和宽展，则根据最小阻力定律和体积不变定律而定。当单道次压下率不大时，随着变形的增加，一方面，厚度方向压下的金属体积增加，纵向、横向移动的体积必然增加;另一方面，变形区长度的增加使得纵向流动的阻力要增加，而边部为自由变形，金属横向运动的趋势增大，宽展的变化明显。当单道次压下率较大时，轧辊与钢丝的接触面积显著增大，变形区形状发生变化，沿宽度及轧制方向扩展，各个方向的摩擦阻力也在增加，随宽展的增加，横向阻力显著增加，变形的金属主要向轧制的延伸方向流动，因此当宽展达到一定值时，宽展变化较小。经实践，平辊轧制线材，当压下率小于60%时，经单道次变形的盘条宽展与压下率成线性关系。
工艺冷却采用以水为主要成分的冷却剂，润滑用的工艺润滑剂为水剂乳化液，冷轧速度为5m/s。
下面以多个实施例对本发明作进一步详细说明：
实施例1：
（1）拉拔：将圆形线材拉拔成方形线材。
（2）退火：采用等温再结晶退火工艺，将方形线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入惰性气体，再将炉内的温度升至690℃，保温3h ；然后，以13℃/h的冷却速度冷却至620℃，并保温1.6h，接着，以19℃/h的冷却速度到常温；惰性气体为甲醇，甲醇气流量为2L/min。
（3）冷轧：采用冷轧机对方形线材进行冷轧而形成矩形线材，冷轧中采用张力轧制，冷轧机机架为闭式机架，机架上部由上横梁连接，下部由换辊轨道连接，工作辊和支承辊在机架窗口内，推上缸装于机架窗口下部，斜楔调整装置装于机架窗口上部，工作辊由上下工作辊、轴承座、轴承及油气润滑装置组成；冷轧过程采用工艺冷却和润滑，并控制压下率为59%；工艺冷却采用以水为主要成分的冷却剂，润滑用的工艺润滑剂为水剂乳化液，冷轧速度为5m/s。
实施例2：
（1）拉拔：将圆形线材拉拔成方形线材。
（2）退火：采用等温再结晶退火工艺，将方形线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入惰性气体，再将炉内的温度升至700℃，保温2.5h ；然后，以10℃/h的冷却速度冷却至610℃，并保温1.5h，接着，以18℃/h的冷却速度到常温；惰性气体为甲醇，甲醇气流量为2L/min。
（3）冷轧：采用冷轧机对方形线材进行冷轧而形成矩形线材，冷轧中采用张力轧制，冷轧机机架为闭式机架，机架上部由上横梁连接，下部由换辊轨道连接，工作辊和支承辊在机架窗口内，推上缸装于机架窗口下部，斜楔调整装置装于机架窗口上部，工作辊由上下工作辊、轴承座、轴承及油气润滑装置组成；冷轧过程采用工艺冷却和润滑，并控制压下率为55%；工艺冷却采用以水为主要成分的冷却剂，润滑用的工艺润滑剂为水剂乳化液，冷轧速度为5m/s。
实施例3：
（1）拉拔：将圆形线材拉拔成方形线材。
（2）退火：采用等温再结晶退火工艺，将方形线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入惰性气体，再将炉内的温度升至710℃，保温2.8h ；然后，以14℃/h的冷却速度冷却至630℃，并保温1.8h，接着，以22℃/h的冷却速度到常温；惰性气体为甲醇，甲醇气流量为2L/min。
（3）冷轧：采用冷轧机对方形线材进行冷轧而形成矩形线材，冷轧中采用张力轧制，冷轧机机架为闭式机架，机架上部由上横梁连接，下部由换辊轨道连接，工作辊和支承辊在机架窗口内，推上缸装于机架窗口下部，斜楔调整装置装于机架窗口上部，工作辊由上下工作辊、轴承座、轴承及油气润滑装置组成；冷轧过程采用工艺冷却和润滑，并控制压下率为57%；工艺冷却采用以水为主要成分的冷却剂，润滑用的工艺润滑剂为水剂乳化液，冷轧速度为5m/s。
将经过上述各个实施例处理后得到的产品进行表面硬度、公差、角部半径和宽厚比检验，表面硬度、公差、角部半径和宽厚比的检验方法为现有成熟技术，在此对表面硬度、公差、角部半径和宽厚比的检验方法不作详细叙述，成品的结构如图1所示，检验得到的数据如下表所示：
通过本发明工艺处理后，线材厚度和宽度尺寸上偏差小、精确度高。其边部为平面，角部半径较小，与零部件装备贴合度高。线材外形优良，即平直度较好，通条性能好。满足客户高变形成型要求。矩形线表面光洁度高，缺陷少，适用于对表面要求较高的产品。矩形线力学性能均匀一致，具有较高的抗拉强度、塑韧性等综合性能。矩形线宽厚比达到10以上，满足客户高变形成型要求。由以上指标可以看出，其各项性能明显优越于目前国内市场类似产品，可更好的应用于各种高端产品加工行业，使一些特殊产品国产化成为可能，具有良好的市场前景，可为公司创造非常可观的经济效益。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种汽车弹簧用超宽厚比矩形线的生产加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）拉拔：将圆形线材拉拔成方形线材；
（2）退火：采用等温再结晶退火工艺，将方形线材置于热处理炉中，向热处理炉中充入惰性气体，再将炉内的温度升至690-710℃，保温2.5-3h ；然后，以10-14℃/h的冷却速度冷却至610-630℃，并保温1.5-1.8h，接着，以18-22℃/h的冷却速度到常温；
（3）冷轧：采用冷轧机对方形线材进行冷轧而形成矩形线材，冷轧中采用张力轧制，冷轧机机架为闭式机架，机架上部由上横梁连接，下部由换辊轨道连接，工作辊和支承辊在机架窗口内，推上缸装于机架窗口下部，斜楔调整装置装于机架窗口上部，工作辊由上下工作辊、轴承座、轴承及油气润滑装置组成；冷轧过程采用工艺冷却和润滑，并控制压下率小于60%。
2.根据权利要求1所述的汽车弹簧用超宽厚比矩形线的生产加工工艺，其特征在于：所述步骤（2）中惰性气体为甲醇，甲醇气流量为2L/min。
3.根据权利要求1所述的汽车弹簧用超宽厚比矩形线的生产加工工艺，其特征在于：所述步骤（3）中工艺冷却采用以水为主要成分的冷却剂，润滑用的工艺润滑剂为水剂乳化液。
4.根据权利要求1所述的汽车弹簧用超宽厚比矩形线的生产加工工艺，其特征在于：所述步骤（3）中冷轧速度为5m/s。
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