65Si2MnWA制密绕拉伸弹簧时效后簧圈缝隙超差原因分析.pdf

65Si2MmWA制密拉俾礫簧时数后簧團縫菔趋差原因今析
口阮新科
中航起落架燎原分公司陕西汉中723200
摘要:通过试验,分析拉伸弹簧制造过程中引起簧圈缝朦超差的原因,优化制造过程,解决簧圈缝朦超差问题。
关键词:时效吹砂加温加载荷缝隙超差
中图分类号:TH162*.1
文献标识码:B
文章编号:1000-4998(2013)10-0056-03
65Si2MnWA是亚共析半马氏体型高级弹簧钢,热力对簧阕开缝的影响,试件参数及标识见表1。试件在
处理后具有很高的屈服强度、弹性限和疲劳极限,成型后,70E制单簧进行260℃保温30min的去应力
主要用于制造飞机用弹簧等。随着国内航空产业的不回火处理;65512MnWA制试件进行淬火850℃保温5
断发展,对该材料制造的拉伸弹簧的需求不断增多。min、回火440℃保温40min的最终热处理,热处理后
由于65Si2MnWA制弹簧按照HB3-56等标准的要单簧钢丝强度1790MPa(要求1520~1810MPa)。对
求,需进行120℃保温7h的加温加载荷时效,拉簧时热处理后钢丝直径为2.0mm的70E及65Si2MnWA
效后簧缝隙超差,既不能倮证标准规定的≤0.1mm弹簧分别进行测力,70E制弹簧的力值明显高于后者
的要求,同时也导致蝉簧自由长度不能满足设计要求,证明了70E拉簧簧预紧力的存在。
从而造成弹簧报废。
表1试件参数及标识
拉伸弹簧
弹材料解丝直径m』弹簧周数」弹簧外/am』试件编号
形状如图1所
29.5
1-1~-1-9
在某型号
65 S12 Mnw A
2-1~2-9
产品研制过程し图1652MnWA密绕拉伸弹簧三维图
28.5
中,其中有3种拉簧均为655i2MnWA材料,钢丝直径
70E
2.0
37.25
4-1~4-9
分别为1.5、2.0、3.5mm,其在制造过程中的簧圈缝隙1.2.2工艺试验1
超差严重制约了产品的交付。笔者结合弹簧制造工艺
每组弹簧各取3件,分别按表2要求的变化量进
流程,研究造成簧圈缝隙超差的主要原因。
行拉伸,并进行120℃保温7h空冷的加温加载荷时
1制造流程及工艺试验
效处理。由于时效后需进行表面电镀处理,表面预处
理时为方便内腔的清洁,通常吹砂时将拉簧拉开(见
1.1制造流程
图2)。本组试验即将弹簧在拉开状态下进行吹砂。弹
65Si2MnWA材料的拉伸弹制造流程如下:
簧时效后及吹砂后的长度变化见表2,吹砂后的弹簧
顷科车工.→回火→钳工→热处理送理化→开缝情况见图3。
检验→钳→回火*检验时效→检验吹砂→检
表2工艺试验1数据记录表
验→表面处理→付效检验。
试件编タ/时效拉伸时数后长度」吹砂后-时
备注
1.2工艺试验
长度fmm「变化△m效后△/mm
由ず第一次时效前的工序不会造成弹簧簧開开1-1-341510806010?454日视有均匀
缝,即使钳L成型(耳钩)过程造成的微小缝隙,也会
0.6、0.80.54、3、3
目视有均匀缝隙
在淬火过程中利用绑扎的方式通过材料奥氏体化进
3-1~3-
76.10.3、0.2、0.211.0,0.8、0.6目视有均匀缝隙
行消除。实际生产中,由于时效后有氧化皮等存在,缝
4-1~4-3
无明显变化无明显变化日视无缝隙
隙难于辨别,吹砂后即发现明显缝隙,故工艺试验主1.2.3工艺试验2
要通过研究时效和吹砂的过程来分析拉簧缝隙超差
每组弹簧各取3件,分别按表3要求的变化量进
的原因
行拉伸,并进行120℃保温7h空冷的加温加载荷时
1.2.1试件的制作
效处埋,时效后的弹簧在自由状态下吹砂。弹簧时效
试件制造材料分别为65Si2MnWA和70E,其中规后及吹砂后的长度变化见表3,吹砂后的弹簧开缝情
格为2.0mm的70E拉伸弹簧模拟件,用于验证预紧况见图4。
收稿日期:2013年3月
1.2.4工艺试验3
5620310
机械制造51巻第590期成?
表3工艺试验2数据记录表
表4工艺试验3数据记录表
时效拉伸「时效后长度「吹砂后-时
试件编号
备注
试件编号时效拉伸时效后长度吹秒后一时
备注
长度/m变化△m效后△/mm
长度/m变化△m效后△m
1-4-1-645.150.8、1.1,1.020.2.2、1.8个别圈可见较大缝隙
1-7-1-945.150.5、0608无明显变化无超差缝腺
2-4-2-6
54
0.4,0.5、0.71.8、1.6、2.1个别圈可见较大缝隙
2-7-2-9
54
0.50.60.4无明显变化无超差缝隙
3-4-3-67611040302510404、03未发现超差缝隙
3-7-3-976.1106.03、03无明显变化」无超差缝隙
4-4~4-6
54
无明显变化无明显变化
无明显缝隙
4-7-4-954无明显变化无明显变化「目视无缝隙
个别圈出现大于0.1mm的簧圈缝隙
多数圈间缝隙大于0.Imm
▲图4自由状态吹砂后的拉簧开缝情况
▲图2拉簧拉开吹砂图(吹砂后)
▲图3拉开吹砂后的拉簧开缝情况
效+吹砂过程改变了簧圈间的应力
状态,这种影响导致了无预紧力的
65Si2MnWA制拉簧的簧开缝。
为了直观表示,将时效后及吹
砂后弹簧长度变化量绘制成图,如
▲图5弹簧绑扎吹砂示意图(吹砂前)
▲图6弹簧绑扎吹砂后簧圈缝隙情况
图7、图8所示,图中系列1为钢丝
每组弹簧各取3件,分别按表4要求的变化量进直径1.5mm的弹簧,系列2为钢丝直径2.0mm的弹
行拉伸,并进行120℃保温7h空冷的加温加载荷时簧,系列3为钢丝直径3.5mm的弹簧。
效处理。时效后将弹簧绑扎牢固后进行吹砂(见图5)。
由图7可见,时效后弹簧自由长度均有一定的增
弹簧时效后及吹砂后的长度变化见表4,吹砂后的弹加,但是增加量不大,最大変化量均在1.2mm以下,这
簧开缝情况见图6。
是由于弹簧在加温加载荷过程中发生了屈服,这不是
引起弹簧簧圈间隙超差的主要原因。从整体上看,钢丝
2结果分析
直径越细,时效后长度变化量越大,即簧圈开缝的趋势
通过工艺试验,7OE制拉簧的长度在时效后及吹越大,而钢丝直径为3.5mm的拉簧(系列3),时效后
砂后均无明显变化,簧圈之间也无缝隙存在,这是由于长度的变化量在0.2-0.4mm之间,簧圈开缝的趋势已
7OE密绕弹簧簧圈之间有预紧力(初应力)存在。但时经很小,这是由于大直径钢丝时效后相对小直径钢丝
效+吹砂后的拉簧通过测力发现力值均降低,可见时而言,加温加载荷时效造成钢丝屈服程度不同,大直径
钢丝制弹簧簧圈之间具有更高的回复力。
1.2
由图8可见,拉簧在时效后拉开吹砂时弹簧长度
系列1
?0.8
的变化量最大,自由状态吹砂长度变化次之,绑扎吹砂
0.6
系列2
弹簧长度变化最小,与吹砂前基本相同,且拉开和自由
0.4
系