手工冷卷1 C r 1 8 N i 9材質(zhì)彈簧的方法分析

盛昆川， 郗志偉， 金昌盛， 崔杰， 于長(zhǎng)文

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限公司，哈爾濱 150046）

0 引言

1Cr18Ni9彈簧屬于奧氏體不銹鋼，比馬氏體不銹鋼具有更好的耐蝕性、良好的冷變形性能。在常溫下保持奧氏體組織并無(wú)磁，一般用于重要場(chǎng)合，彈簧的卷制精度和熱處理工將直接影響彈簧的性能。

1 原因分析

按照我單位現(xiàn)有的彈簧生產(chǎn)能力，彈簧手工卷成密卷彈簧，然后手工劈距和修整。現(xiàn)材質(zhì)為1Cr18Ni9。鋼絲直徑為φ4 mm，需冷卷。

加工難點(diǎn)：1Cr18Ni9材質(zhì)冷卷回彈量較SiMn鋼、CrV、碳素鋼絲要大，并且在劈距時(shí)易造成兩端頭尺寸不變，節(jié)距處外徑增加造成腰鼓形，卷制不出合格的彈簧。

由于1Cr18Ni9鋼絲是形變強(qiáng)化而來(lái)，所以在深度冷拔時(shí)，形變將誘發(fā)由奧氏體向馬氏體相變。實(shí)驗(yàn)證明，面縮率越大、溫度越低時(shí)誘發(fā)馬氏體的數(shù)量越多，從而造成相變的組織應(yīng)力越大。由于拉拔過(guò)程材料的晶格產(chǎn)生畸變又將造成很大的內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)又造成抗拉強(qiáng)度的不均勻性。由于此彈簧的旋繞比較大，D/d=14.25（D為彈簧中徑，d為鋼絲直徑）。卷簧時(shí)的內(nèi)應(yīng)力不穩(wěn)定，回彈量就越大。按以往的方法密卷之后再劈距；密卷之后其外徑符合圖紙的要求。但在劈距之后則產(chǎn)生彈簧兩端部基本尺寸不變而中部脹大超公差，這是劈距的過(guò)程中由于組織應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力的釋放而造成的。

2 控制劈距過(guò)程中彈簧直徑超差的方法

為了控制劈距過(guò)程中由于應(yīng)力的釋放而產(chǎn)生的彈簧外徑超公差的問(wèn)題，我們采取調(diào)整芯軸和直接卷出比圖紙節(jié)距稍小的節(jié)距（實(shí)際節(jié)距為15.66 mm，因車床無(wú)此節(jié)距，所以選卷制節(jié)距為14 mm，卷制完成后實(shí)際節(jié)距為17.1 mm再經(jīng)精整后加工裝回火達(dá)到要求）。

2.1 彈簧的設(shè)計(jì)要求

旋轉(zhuǎn)壓縮彈簧材質(zhì)為1Cr18Ni9,彈簧外徑φ61 mm，鋼絲直徑φ4 mm，自由狀態(tài)高度100 mm，其技術(shù)要求見(jiàn)表1。

2.2 非密卷方法的試驗(yàn)、生產(chǎn)過(guò)程及分析

方案1：按以往方法卷制，冷卷密卷→劈距→去應(yīng)力退火，結(jié)果見(jiàn)表2。

方案2：新方法，在C630車床上冷卷。冷卷時(shí)，根據(jù)上述試驗(yàn)二的數(shù)據(jù)，采用φ41 mm 芯軸，設(shè)定車床的轉(zhuǎn)速，直接卷制出彈簧圈與圈之間尺寸為14 mm的螺距，這在我公司的彈簧卷制中第一次采用。

表1 旋轉(zhuǎn)壓縮彈簧的技術(shù)要求

表2 原方法卷制后彈簧的幾何尺寸結(jié)果

卷制后各個(gè)彈簧圈之間的節(jié)距不均勻，手工調(diào)整節(jié)距，采用標(biāo)準(zhǔn)B/Z75.8-2006退火溫度300±10℃后，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 新方法卷制后彈簧的幾何尺寸結(jié)果

卷制完成的彈簧去應(yīng)力退火后，彈簧的自由高度為108 mm，圖紙要求100 mm。為了在自由狀態(tài)下進(jìn)行高度調(diào)整，但圈與圈之間節(jié)距的均勻性在定型過(guò)程中不發(fā)生變化，采用了定型工裝，見(jiàn)圖1。用如圖1的工裝，將彈簧的高度壓縮至60 mm，在變形量大的彈簧圈之間加楔塊，以便在熱處理過(guò)程中進(jìn)行調(diào)整。

調(diào)整好彈簧后，將工裝和彈簧一同放入熱處理爐中B/Z75.8-2006的規(guī)定進(jìn)行按定型退火：溫度為310±10℃，空冷；保溫時(shí)間為60 min。

圖1 彈簧工裝

出爐卸下工裝，彈簧的自由狀態(tài)下高度為102 mm，符合2級(jí)彈簧的要求。

以上述方法再制成3件彈簧，進(jìn)行剛度檢查，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 彈簧幾何尺寸及性能

3 結(jié)論

公司首次采用非密卷，即采用直接卷制出帶有節(jié)距的彈簧的方法冷卷彈簧，并在卷制過(guò)程中結(jié)合了操做者豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，使在選定芯軸及調(diào)整彈簧自由狀態(tài)下高度的壓縮量方面定位精準(zhǔn)，確保試驗(yàn)和生產(chǎn)的順利進(jìn)行。3件試驗(yàn)生產(chǎn)的彈簧全部合格，并成為正式產(chǎn)品零件入庫(kù)，取得了良好的效果。

在今后的生產(chǎn)中，這種非密卷彈簧的制造方法在旋繞比較大的彈簧制造中將值得推廣。

［1］ 張英會(huì).彈簧手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

［2］ 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)熱處理學(xué)會(huì).熱處理手冊(cè)：第2卷［M］.4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.