[发明专利]高残余应力气门弹簧的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种高残余应力气门弹簧的生产工艺，是一种气门弹簧制造的工艺流程。

背景技术

目前，配气机构是发动机的重要组成部分，凸轮对气门的控制是单向的，必须有气门弹簧才能保证气门回位；在气门关闭时，气门弹簧必须保证气门与气门座之间的闭合与密封；在凸轮的负加速阶段，气门弹簧必须保持气门不脱离凸轮的控制。气门弹簧在工作中承受高频的交变载荷，一旦出现疲劳失效断裂，往往需要更换整台发动机。因此，气门弹簧同发动机的缸体，曲轴和连杆等主要部件一样，要求在保质期内不发生断裂，对疲劳可靠性有很高的要求。

随着汽车朝着小型化，高速化的发展，减小发动机排量并采用废气涡轮增压技术实现发动机小型化是现代车用发动机的一个重要发展方向，一方面提高了气门弹簧的设计应力，另一方面能留给气门弹簧布置的空间越来越小。因此弹簧的工作应力幅度越来越高，对气门弹簧可靠性方面提出了更高的要求。传统的气门弹簧制造工艺如下：采用油淬硬钢丝，经过卷簧，去应力退火，磨簧，倒角，喷丸和热压等工序而成；在去应力回火工艺中，并不能完全去除卷簧产生的拉应力，一部分继续残留在钢丝表面，导致气门弹簧在喷丸工艺中无法获得高残余应力，提高气门弹簧的使用寿命；另外钢丝的表面硬度会下降，相应的弹簧钢丝的抗拉强度会下降100～200MPa。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种高残余应力气门弹簧的生产工艺，它能够完成消除卷簧过程中的残余拉应力，保持材料原有的机械性能，并能在喷丸过程中获得高且深度较深的残余应力，使得该气门弹簧能够运用于高应力幅的场合，满足了发动机小型化的要求。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种高残余应力气门弹簧的生产工艺，该工艺的步骤如下：

a)卷簧：将坯料卷制成型为半成品弹簧；其中，坯料为55CrSi或50CrVA弹簧钢丝材料；

b)等温淬火；其中，淬火的温度范围为850℃～870℃，并保温一段时间，控制淬火炉内的气氛，避免脱碳超过标准规定；

c)盐浴回火；其中，盐池温度控制在400℃～440℃，并保温一段时间；

d)清洗干燥；

e)磨簧：对干燥完成后的半成品弹簧的两端进行磨削处理，使半成品弹簧达到所需的自由高度范围；

f)倒角：对经过磨簧处理后的半成品弹簧的两端进行倒角，去除毛刺，满足客户装配的要求；

g)两次喷丸处理：第一次进行粗喷，获得高残余应力值；第二次进行细喷，获得深残余应力值；

h)热压定型；

i)后续整理，制得该高残余应力气门弹簧。

进一步为了在卷簧过程前先切除表面缺陷超标的坯料，在所述的步骤a)之前还进行色标探测处理：检测坯料供应商在坯料的表面缺陷超过标准时涂上的色标，将涂有色标的部分切除。

进一步，在所述的步骤g)和步骤h)之间进行色标打印工序：在完成喷丸处理后的半成品弹簧上打印色标，用于区别方向或追溯。

进一步，在所述的步骤e)中，同时保证半成品弹簧的末端厚度在0.5mm以上。

进一步提供了一种后续整理工序的具体流程，所述的步骤i)中，后续整理依次包括：

(1)上油：在热压定型后的弹簧表面涂防锈油，满足弹簧的运输和储存要求；

(2)包装：将弹簧按照客户要求包装方式分别进行包装。

进一步为了实现对弹簧更好地热压定型，在所述的步骤h)中，在热压定型前先将半成品弹簧加热至250℃～290℃，保持一段时间，再压缩到弹簧的实体高度，使弹簧的热松弛实验和变形满足气门弹簧的使用要求。

进一步，所述的坯料采用未经过油淬的弹簧钢丝。

采用了上述技术方案后，本发明获得了一种高残余应力的气门弹簧，能够完全利用了原材料的机械性能，同等喷丸条件下，获得相比传统工艺生产气门弹簧更高且深的残余应力，使得该气门弹簧能够运用于高应力幅的场合，满足了发动机小型号的要求。

附图说明

图1为本发明的高残余应力气门弹簧的生产工艺的流程示意图；

图2为气门弹簧经喷丸处理后内侧表面不同深度上与钢丝轴向45°的残余压应力标准表。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种高残余应力气门弹簧的生产工艺，该工艺的步骤如下：