[发明专利]利用金属相变超塑性进行弹簧校形的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种弹簧形状的校正方法。

背景技术

金属的超塑性一般是指当材料在超低载荷作用下，拉伸变形延伸率超过100％的现象，相变超塑性是金属超塑性的一种，是金属在相变过程中具有的超塑性，其特征是处于相变时的金属具有极高的塑性和极小的发生塑性变形应力。

弹簧需要经过淬火加回火等发生相变的热处理过程，无论热处理前尺寸是否合格，凡经过淬火的弹簧都将发生变形使尺寸不合格，所以必须校形。现有的弹簧校正尺寸的方法一般是冷态舜时加力法、热态舜时加力法、加力并长时间加热的蠕变法和热点校法，这些方法都须另外再增加热处理工序或加长热处理时间以及增大所加的应力。

发明内容

本发明提供一种利用金属相变超塑性进行弹簧校形的方法，以解决经过热处理的弹簧尺寸不合格的问题。本发明由以下步骤完成：一、利用工具和工艺装备将弹簧的尺寸超差部位持续加力使其固定到公差范围内；二、将弹簧连同工具一起入炉进行热处理，弹簧在热处理过程中发生相变，弹簧利用其相变时具有的超塑性发生塑性变形；三、出炉后卸掉工艺装备。所述的热处理为正火、淬火和回火，其中回火温度为440℃，保温时间为2小时；弹簧材质为60Si2Mn钢。

本发明具有以下有益效果：本发明利用正常热处理中存在的相变超塑性进行校形，所需应力小，不需要另外再增加热处理工序，在正常热处理过程中就能达到校正形状的目的。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式由以下步骤完成：一、利用工具和工艺装备将弹簧的尺寸超差部位持续加力使其固定到公差范围内；二、将弹簧连同工具一起入炉进行热处理，弹簧在热处理过程中发生相变，弹簧利用其相变时具有的超塑性发生塑性变形；三、出炉后卸掉工艺装备。

具体实施方式二：本实施方式中的工具和工艺装备为锤铁和楔铁。利用铁锤将楔铁插于弹簧圈之间使弹簧处于自由长度的状态。

具体实施方式三：本实施方式中的热处理为正火、淬火和回火，其中回火温度为440℃，保温时间为2小时。

具体实施方式四：本实施方式中弹簧材质为60Si2Mn钢。

采用尺寸、材料相同的两组圆柱螺旋压缩弹簧，一组是淬火状态(马氏体加残余奥氏体)，另一组是淬火后440℃回火状态(屈氏体)，弹簧圈之间加楔铁均匀地撑开使弹簧处于同样的自由长度，撑开时因施加的应力很小没达到屈服极限，发生的只是弹性变形。将两组弹簧带着楔铁，保持撑开的长度装入同一热处理炉中按正常工艺回火，回火温度为440℃，保温2小时。弹簧自由长度的试验数据如表1：

表1

注：自由长度要求为680±1.5。

淬火状态下的弹簧因回火有相变(转变成屈氏体)，发生了明显的塑性变形，且与回火前撑开的长度相近，而已回过火的弹簧持续施加应力的再回火过程中弹簧因无相变只获得微小的塑性变形。可见60Si2Mn弹簧钢在淬火后的回火过程中明显存在相变超塑性，致使外加很小的应力就能发生明显的塑性变形，使弹簧在正常回火过程中达到了校形的目的。

本发明中提到的工具、工艺装备、热处理过程和弹簧材质不只是上述实施例中的铁锤、楔铁、回火和60Si2Mn钢，所有能够将弹簧的尺寸超差部位持续加力使弹簧固定到公差范围内的工具和工艺装备、所有能够使弹簧发生相变的热处理和所有能够使弹簧发生相变的弹簧材料均在本发明的保护范围之内。