冷拔鋼絲的熱處理是先對材料進(jìn)行淬火+中溫回火,獲得回火托氏體組織,成形后進(jìn)行低于150℃去除應(yīng)力回火。熱軋彈簧鋼的熱處理是熱成形后的彈簧,可在830~890℃加熱后油淬火、400~480℃回火,獲得回火托氏體組織。如果彈簧鋼絲直徑太大(>15mm)、板材太厚(>8mm),會出現(xiàn)淬不透現(xiàn)象,結(jié)果彈性極限下降,疲勞強(qiáng)度降低。彈簧在服役時承受的彎曲應(yīng)力、旋轉(zhuǎn)應(yīng)力在表面,故它的表面狀態(tài)非常重要。熱處理時的氧化脫碳是預(yù)防的重點,加熱時要嚴(yán)格控制爐內(nèi)氣氛,盡量縮短加熱時間。彈簧經(jīng)熱處理后,一般要進(jìn)行噴丸處理,使表面強(qiáng)化并在表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力,以提高疲勞強(qiáng)度。強(qiáng)力噴丸技術(shù)是將高速彈丸噴射到彈簧表面,使表面層在彈丸的沖擊作用下發(fā)生塑性變形,由此產(chǎn)生強(qiáng)化及表面壓應(yīng)力,使彈簧的抗疲勞性能及耐應(yīng)力腐蝕能力均得到改善的方法。強(qiáng)力噴丸在弧高值為0.15-0.60mmA時,可以改善表面粗糙度值>4μm的表面質(zhì)量,延長。
近年來,彈簧的有限元設(shè)計方法已進(jìn)入了實用化階段,出現(xiàn)了不少有實用價值的報告,如螺旋角對彈簧應(yīng)力的影響;用有限元法計算的應(yīng)力和疲勞壽命的關(guān)系等。圖1-8所示為用現(xiàn)行設(shè)計方法計算和有限元法解析應(yīng)力的比較。對相同結(jié)構(gòu)的彈簧,在相同載荷作用下,從圖中可以看出,有效圈少的或螺旋角大的高應(yīng)力彈簧的應(yīng)力,兩種方法得出的結(jié)果差別比較大。這是因為隨著螺旋角的大,加大載荷偏心,使彈簧外徑或橫向變形較大,因而應(yīng)力比較大。用現(xiàn)行的設(shè)計計算方法不能確切地反映,而有限元法則能較為確
切地反應(yīng)出來。
2、彈簧制造過程的特征
彈簧熱處理后質(zhì)量的判別主要是彈簧的壽命,從性能的角度考慮時需要調(diào)整彈性參數(shù)與韌性參數(shù)的平衡;性能與彈簧鋼的淬透性有密切關(guān)系。目前彈簧制造方法采用鋼材和工藝路線的不同可分為三類。其一采用冷軋鋼帶和冷拔鋼絲、冷卷成型,經(jīng)淬火回火或低溫回火;其二采用熱軋不退火鋼材,熱成形后,進(jìn)行淬火回火,一般板簧及大型卷簧的制造都采用此方法;其三采用熱軋退火鋼材,冷卷成型,除應(yīng)力整型后,再加熱淬火和回火熱處理,一般鋼絲直徑在6-12mm的中型卷簧。彈簧鋼的熱處理可分冷拔鋼絲的熱處理和熱軋彈簧鋼的熱處理。