[发明专利]蜗卷弹簧生产方法及其生产装置

说明书

本发明属于弹簧技术领域，涉及一种蜗卷弹簧生产方法及其生产装置。

蜗卷弹簧分为接触型和非接触型二种，但无论那种形式的蜗簧都必须具备有最佳弹性硬度值、适用的扭力矩和较高的输入输出的施放效率、以及抗磨耐久的弹力韧性等特点。然而目前生产的蜗卷弹簧都难以达到上述效果。这是因为国内现阶段生产蜗卷弹簧的一般工艺步骤为：1、下料，2、在450℃±10℃温度下：用夹具绕簧定型1.5-2小时，3、在850℃±10℃温度下保温1小时后淬火，4、在240±10℃温度保持1.5小时，消除淬火应力，5、在420℃±10℃温度下用夹具定型回火2.5-3.0小时，6、吹砂，7、发黑等表面装饰处理，8、成品包装，采用该种工艺生产由于弹性零件受在一定节距范围的工夹模具下绕簧、淬火、定型，因而扭力矩自然会受到节距的制约（节距与力矩成正比）所以力矩施放能量不能得到充分发挥。为了达到所需要的力距能量，生产厂家一般是增加淬火硬度，但这样容易造成断裂和失去抗疲劳性，同时淬火温度难以均匀。也有的厂家采用加厚材料和方法，但这样会浪费材料、增加成平，同样也会影响使用寿命。另外产品采用发黑或磷化等外观防腐处理、作用单一，既不能充分发挥防腐作用，又浪费原料，增加工艺的复杂性。

本发明的目的是要提供一种蜗卷弹簧生产方法和生产装置，使生产的蜗卷弹簧扭力距大，硬度适中、较高的耐磨性和抗疲劳强度，对接触型蜗卷弹簧节距大、输入输出的施放效率高。

本发明和目的是用以下技术方案来实现的。

本发明蜗卷弹簧的生产方法包括直条钢带对剪和轧制、焊接连接成连续的直板条、淬火、回火、表面吹砂处理、成品包装，淬火采用工件本身作导体以产生短路大电流加热的电接触短路淬火工艺，回火也同样采用工件本身作导体以产生短路大电流加热的电接触短路回火工艺，将经回火整料收卷，下料、冲孔、倒钩筋，再表面吹砂处理，吹砂并将工件装氮化盘后对制品进行真空软氮化热处理。对工件进行淬火时，淬回温度为850℃±10℃、淬火时间为1分钟左右;回火温度范围为300-480℃，回火时间4-6分钟。电接触短路淬火工艺采用双回路电加热，在淬火第一个回路工件被加热到400-500℃，在第二个回路里工件被加热到850℃±10℃，然后进入冷却介质中淬火约1分钟。

淬火介质可采用硝酸盐水溶液，其配方组成范围为：硝酸内（NaNO₃）28-32%、亚硝酸钠（NaNO₂）20-24%，水（H₂O）44-52%（重量百分比），将原料混合搅拌，其相对密度（比重）控制在1.40-1.48，使用时液体温度不低于20℃，该淬水介质具有无毒、无臭、不燃烧、工件淬火变形小和不易开裂等优点，同时有利于改进热处理工艺，提高生产率、节约能源、降低成本（为一般10＃淬火机油成本的2/5），消除污染、改善条件。

电接触短路回火工艺采用双回路电加热，分段回火法处理，在回火第一个回路里工件被加热到300-440℃，在第二个回路里工件的内四圈长度部分被加热到400-480℃。由于蜗卷弹簧收紧时内四圈曲率大（半径小）弯曲内应力大，应增加抗疲劳强度，为此，蜗卷弹簧的内四圈必须经过第二个回路温度为400-480℃的回火处理，而其余部分只需经第一回路温度为300-440℃的热处理，无需经第二回路的处理，使内四圈部分硬度低于外中硬度1-3度，这种回火法称为分段回火。

对工件真空软氮化热处理的温度低于回火第二个回路的温度20-40℃，热处理时间3.5小时-4.5小时，氮化介质采用氨气（NH₃）。由于气体渗氮在化学热处理中属于生产周期最长的工艺方法，为求达到缩短工艺周期，节约能源和发挥设备潜力，在氮化介质中加入稀土材料，为稀土催渗软氮化热处理。用于本发明蜗卷弹簧氮化处理的稀土材料为稀土氯化物。

稀土软氮化热处理具有以下特点：1、稀土元素对渗氮过程有显著的催渗作用，与普通渗氮相比，渗速可提高25-35%。2、稀土在渗氮的同时也被渗入到钢的表层，并使氮浓度有所增加。3、稀土的微合金化作用对渗层组织有明显的影响，抑制了化合物层疏松组织的出现，改善了氮化物的形状、大小及分布，大大提高弹簧的表面硬度。蜗卷弹簧经过氮化热处理后，增加了表面强度和耐磨性，抗疲劳强度提高1-2倍，表面增加一层氮化润滑膜，具有防腐作用。另外表面呈灰褐色，显得漂亮，具有装饰作用。