弹簧的制造工艺和表面处理的探讨

1、弹簧的制造工艺和外表处理的探讨 弹簧的制造工艺和外表处理的探讨 摘要：本文介绍了圆柱冷卷和热卷弹簧的一般工艺制造方法，同时根据圆柱冷卷和热卷弹簧的使用环境的要求，提出了不同的外表防护处理方法，及不同外表防护方法的特点及适用环境要求。 关键词：弹簧；外表处理；工艺制造 弹簧是用量大面广的根底弹性零件，对于汽车、动力机械、仪器仪表及武器中的控制性元件是非常关键的零件。它的根本功能是利用材料的弹性和弹簧的结构特点，在产生及恢复变形时，可以把机械能和动能转换为形变能。或者把形变能转换为机械能和动能，以便到达缓冲或减震、控制运功或复位、储能或测量等目的。所以，在各类机械设备、仪器仪表、军工产品、铁路车辆

2、产品、工程机械产品、汽车产品、电器开关产品、家用电器和玩具文具中广泛在使用弹簧。影响弹簧的质量和使用寿命的因素很多，如设计方案、材料的选用、生产制造工艺及使用环境状况等等，其中材料和热处理对弹簧的各种性能及其使用寿命有着重要的或者决定性的作用。 弹簧的制造工艺有多种多样，但其主要的成形有两种，冷成形和热成形。 在弹簧冷成形工艺中，弹簧的制作主要采用油淬火回火材料、铅浴韧化热处理弹簧线材、冷拔强化线材等，采用这类材料制造弹簧的工艺过程中一般不需要专门的热处理而只需要进行去应力退火，弹簧的设计工作应力与所采用的材料性能相关。弹簧冷成形工艺一般适合于线径较小的、或形状较为复杂的异形弹簧，如线径小于1

3、5mm，各种卡、拉、扭弹簧、中凸、中凹、弧形弹簧等。冷成形工艺特点是：工艺流程简单，防止了再次热处理的变形、脱碳等情况发生。 在弹簧热成形工艺中，弹簧的制作主要采用热轧材料、退火材料、退火冷拔材料等，采用这类材料制造弹簧需要加热淬火和回炽热处理，弹簧的设计工作应力与所选材料及热处理工艺相关。弹簧热成形工艺一般适合于线径较大的、或形状较为简单的弹簧，如线径大于6mm的各种圆柱或锥形弹簧。热成形工艺特点是产品的增值效应较大，可以生产线径较大的弹簧。 下面介绍几种弹簧制造工艺和外表防护方法。 1.冷成形弹簧的制造工艺 当使用成形后不需淬火、回火处理的材料制造弹簧时，其工艺过程为： 螺旋压缩弹簧：卷制

4、、去应力退火、两端面磨削、立定或强压处理、检验、外表防腐处理、包装。 螺旋拉伸弹簧：卷制、去应力退火、钩环制作、去应力退火、立定处理、检验、外表防腐处理、包装。 螺旋扭转弹簧：卷制、去应力退火、扭臂制作、切尾、去应力退火、立定处理、检验、外表防腐处理、包装。 以上介绍的螺旋拉伸和扭转弹簧的制造工艺都是在普通卷簧机动上卷绕后再加工两端部的钩环或扭臂。近年来国内外很多厂家都生产和使用了电脑成形机或专用成形机，簧身和尾部形状能在成形机上一次完成，省去加工钩环或扭臂的工序。 2.热成形弹簧的制造工艺 直径大于10mm的大型弹簧件，多用热轧盘条拉拔的钢丝制成。加工及热处理为：先把弹簧钢丝加热到高于正常淬

5、火温度50-80的条件下热卷成型，然后淬火+中温回火，获得弹性极限和疲劳强度极佳的回火索氏体。弹簧钢淬火加热应选用少氧或无氧化的设备如盐浴炉、保护气氛炉等，防止氧化脱碳。 弹簧钢热处理后还要进行喷丸处理，强化外表，产生剩余压应力，提高疲劳强度。当使用成形后需淬火、回火处理的材料制造弹簧时，其工艺过程为：下料、制扁、热卷绕、余热淬火、中温回火、一次压缩、磨簧、喷丸、探伤、二次压缩、性能检查、外表防护、检验、包装。 以上热卷制造工艺中，热卷绕采用专用模具来控制节距进行卷绕，有时国内采用了电脑成形机或专用成形机进行卷绕，减少了专用的模具制造。 3.弹簧的外表处理 弹簧的腐蚀按其反响的类型可分为化学腐

6、蚀及电化学腐蚀。它们都是弹簧外表金属原子的变化或电子得失变成离子状态的结果。 如果弹簧外表金属只单纯与周围介质发生化学反响，而弹簧引起腐蚀称化学腐蚀。例如弹簧在特别枯燥的大气中氧化生成氧化膜，以及弹簧在非电解质液体中与该液体或该液体中的杂质发生化学变化等，属于化学腐蚀。 如果弹簧与电解质溶液接触，由于微电池的作用而产生的腐蚀叫电化学腐蚀。例如弹簧与酸性或盐类溶液接触，这类溶液都是电解质，由于弹簧外表的缺陷或杂质等原因而形成电位差不同的电极以致弹簧不断受到电解腐蚀；又例如弹簧处在潮湿大气中，由于大气中的水蒸气在弹簧外表上凝成水膜或水珠，加上大气中的腐蚀性气体溶解于水膜或水珠中形成电解质。再加上弹

7、簧金属的杂质或缺陷亦可形成电位差不同的电极，弹簧亦产生电解腐蚀。这些都属电化学腐蚀。 弹簧受化学腐蚀是少量的、缓慢的，而受电化学腐蚀是主要的、普遍的。但一般来讲化学腐蚀与电化学腐蚀是同时存在的。 弹簧在制造、存放、使用等过程中，经常会遭受周围介质的腐蚀。由于弹簧在工作时是靠弹力发挥作用，弹簧被腐蚀后弹力会发生改变而丧失功能。所以防止弹簧的腐蚀可以保证弹簧的工作稳定，并延长其使用寿命。 弹簧的防腐方法一般采用保护层，根据保护层的性质可分为：金属保护层、化学保护层、非金属保护层和暂时性保护层等，在此着重介绍前三种方法。 不锈钢弹簧和铜线弹簧本身就具有一定防腐能力，所以一般不进行防腐处理。 参考文献： 【1】樊东黎主编?热处理手册?第2卷第5章弹簧热处理，机械工业出版社.2006年2月第3版 【2】 樊东黎主编?热