弹簧、弹簧的加工工艺和车辆的制作方法

专利2025-04-23  19


本发明涉及弹簧制造,尤其是涉及一种弹簧、弹簧的加工工艺和车辆。


背景技术:

1、相关技术中指出,随着汽车轻量化的发展,作为承载安全件的螺旋弹簧的强度需求不断提升,断裂风险增大,因此,对材料的表面缺陷以及腐蚀失效的控制显得尤为重要。现有技术中有些汽车螺旋弹簧是由钢铁厂提供的无镀层粗线径的原材料,拉拔改制成适合的弹簧线径,然后表面经过清洗、蒸气氧化等一系列的工序获得弹簧线径线材,随后进行卷簧工艺,卷簧工艺可以选择冷卷和热卷。

2、不管是哪种方案,目前制作的汽车弹簧都是采用不带镀层的线材进行,在热卷和淬火的过程中,由于高温加热,会导致表面的氧化,氧化皮增加,导致表面的脱碳,降低表面的强度和疲劳性能,热卷成型导致表面的氧化皮增加尤为明显,需增加喷丸工序去除氧化皮。

3、随着出口海外的汽车的量增加,使用环境复杂,对防腐性能提出了更多的要求。上述方案中,防腐性能是通过制作成品后进行电泳喷涂处理来保证的,因为弹簧的本体材料是采用的非镀层,在恶劣的环境下尤其是海外复杂使用工况,很容易发生腐蚀的失效。此外,弹簧基体在加热的过程中温度高达900~1000℃,加热时表面会发生氧化,导致氧化皮的增加,增加清理的次数,降低了生产效率;线材在高温加热过程中氧化导致表面脱碳,表面硬度降低,降低疲劳寿命。


技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明在于提出一种弹簧,所述弹簧的耐腐蚀性好。

2、本发明还提出一种弹簧的加工工艺。

3、本发明还提出一种车辆。

4、根据本发明第一方面的弹簧,包括:线材基体,所述线材基体的横截面形成为圆形;氧化层,所述氧化层包覆于所述线材基体的表面;铝硅镀层,所述铝硅镀层包覆于所述氧化层的外表面,所述铝硅镀层中各组分的质量百分比为:al:80%-92%,si≥8%,剩余的为fe;电泳层,所述电泳层包覆于所述铝硅镀层的外表面。

5、根据本发明的弹簧,通过在线材基体的外表面包覆致密氧化层,提高了镀层的附着力,并且在氧化层外侧包覆铝硅镀层,提高了弹簧的防腐性能与耐高温性能,减少了加热过程中的氧化皮以及脱碳层等情况出现,从而减少了需要喷丸处理去除表面的氧化皮工序,提升了工作效率同时具有环保效果。

6、在一些实施例中,所述铝硅镀层的厚度在30μm-45μm的范围内,所述铝硅镀层的组织结构为:α-fe,fe-al层二元合金相,fe-al-si层三元合金τ5相,fe-al层二元合金相。

7、在一些实施例中,所述线材基体中各组分的质量百分比为:c:0.51%-0.63%,si:1.20%-1.60%,mn:0.35%-0.80%,p≤0.030%,s≤0.030%,cr:0.40%-0.80%。

8、在一些实施例中,所述线材基体的直径在10mm-25mm的范围内。

9、根据本发明第二方面的弹簧的加工工艺,用于生产根据本发明上述第一方面的弹簧,所述加工工艺包括:

10、步骤s1、根据设计需求和cae分析结果,确定弹簧的线径、强度、材料牌号和形状;

11、步骤s2、选择合适线径的原材料,对所述原材料的线径进行改制;

12、步骤s3、将改制后的线材进行卷簧;

13、其中,所述步骤s2中的所述对所述原材料的线径进行改制至少包括:对所述原材料依次进行的第一感应加热、预氧化和热镀铝硅。

14、根据本发明的弹簧的加工工艺,通过在线材基体的改制过程中,进行蒸汽表面氧化,形成致密的氧化层,起到了隔离的效果,提升了防腐与镀层的附着力,并且,在原材料的改制过程中,对线材基体的表面进行热镀铝硅,铝硅镀层的耐热耐腐蚀性,能够保证在后续的加热过程中减少弹簧的脱碳以及氧化皮的脱落,同时铝硅镀层能够大幅提升弹簧的防腐性能。

15、进一步地,所述第一感应加热线材的温度在550℃-650℃的范围内,所述第一感应加热线材的时间在20min-40min的范围内。

16、进一步地,所述热镀铝硅的温度在635℃-685℃的范围内,所述热镀铝硅的时间在5s-15s的范围内。

17、进一步地,所述热镀铝硅包括:依次进行的热镀和风冷冷却,其中所述风冷冷却的速度在10℃/s-30℃/s的范围内。

18、进一步地,在所述第一感应加热前对原材料依次进行校直、喷丸、拉拔改制和清洗,在所述热镀铝硅后对所述原材料依次进行探伤和打色标。

19、进一步地,所述步骤s3包括:对所述线材基体依次进行第二感应加热、淬火、回火、卷簧、退火、喷丸和表面喷涂,其中,所述线材基体的第二感应加热温度在880℃-950℃的范围内,所述淬火的温度在880℃-950℃的范围内,所述回火温度在400℃-450℃的范围内,所述退火温度在170℃-250℃的范围内。

20、进一步地,所述步骤s3包括:对所述线材基体依次进行第二感应加热、卷簧、淬火、回火、喷丸和表面喷涂,其中,所述线材基体的第二感应加热温度在900℃-950℃的范围内,所述弹簧淬火前的温度不小于850℃,所述回火的温度在400℃-450℃的范围内。

21、根据本发明第三方面的车辆,包括根据本发明上述第一方面的弹簧。

22、根据本发明的车辆,通过设置上述第一方面的弹簧,从而提高了车辆的整体性能,延长了车辆的使用寿命。

23、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。



技术特征:

1.一种弹簧,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的弹簧,其特征在于,所述铝硅镀层的厚度在30μm-45μm的范围内,所述铝硅镀层的组织结构为:α-fe,fe-al层二元合金相,fe-al-si层三元合金τ5相,fe-al层二元合金相。

3.根据权利要求1所述的弹簧,其特征在于,所述线材基体中各组分的质量百分比为:c:0.51%-0.63%,si:1.20%-1.60%,mn:0.35%-0.80%,p≤0.030%,s≤0.030%,cr:0.40%-0.80%,所述线材基体的直径在10mm-25mm的范围内。

4.一种弹簧的加工工艺,其特征在于,用于生产权利要求1-3中任一项所述的弹簧,所述加工工艺包括:

5.根据权利要求4所述的弹簧的加工工艺,其特征在于,所述第一感应加热线材的温度在550℃-650℃的范围内,所述第一感应加热线材的时间在20min-40min的范围内,第一感应加热的同时在线材基体的表面喷饱和的水蒸气,使线材基体的表面形成一层致密的的氧化层。

6.根据权利要求5所述的弹簧的加工工艺,其特征在于,所述热镀铝硅的温度在635℃-685℃的范围内,所述热镀铝硅的时间在5s-15s的范围内,所述热镀铝硅包括:依次进行的热镀和风冷冷却,其中所述风冷冷却的速度在10℃/s-30℃/s的范围内。

7.根据权利要求5所述的弹簧的加工工艺,其特征在于,在所述第一感应加热前对原材料依次进行校直、喷丸、拉拔改制和清洗,在所述热镀铝硅后对所述原材料依次进行探伤和打色标。

8.根据权利要求4-7中任一项所述的弹簧的加工工艺,其特征在于,所述步骤s3包括:对所述线材基体依次进行第二感应加热、淬火、回火、卷簧、退火、喷丸和表面喷涂,其中,所述线材基体的第二感应加热温度在880℃-950℃的范围内,所述淬火的温度在880℃-950℃的范围内,所述回火温度在400℃-450℃的范围内,所述退火温度在170℃-250℃的范围内。

9.根据权利要求4-7中任一项所述的弹簧的加工工艺,其特征在于,所述步骤s3包括:对所述线材基体依次进行第二感应加热、卷簧、淬火、回火、喷丸和表面喷涂,其中,所述线材基体的第二感应加热温度在900℃-950℃的范围内,所述弹簧淬火前的温度不小于850℃,所述回火的温度在400℃-450℃的范围内。

10.一种车辆,其特征在于,包括权利要求1-3中任一项所述的弹簧。


技术总结
本发明公开了一种弹簧、弹簧的加工工艺和车辆,所述弹簧包括:线材基体,所述线材基体的横截面形成为圆形;氧化层,所述氧化层包覆于所述线材基体的表面;铝硅镀层,所述铝硅镀层包覆于所述氧化层的外表面,所述铝硅镀层中各组分的质量百分比为:Al:80%‑92%,Si≥8%,剩余的为Fe;电泳层,所述电泳层包覆于所述铝硅镀层的外表面。根据本发明的弹簧,通过在线材基体的外表面包覆致密氧化层,提高了镀层的附着力,并且在氧化层外侧包覆铝硅镀层,提高了弹簧的防腐性能与耐高温性能,减少了加热过程中的氧化皮以及脱碳层等情况出现,从而减少了需要喷丸处理去除表面的氧化皮工序,提升了工作效率同时具有环保效果。

技术研发人员:陈磊,陈麒琳,陈磊,邢阳,罗维贤,张海均
受保护的技术使用者:广州汽车集团股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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