一种高应力、高寿命的变截面单片钢板弹簧及其制造方法技术

该发明专利技术涉及钢板弹簧加工技术领域，具体是一种高应力、高寿命的变截面单片钢板弹簧及其制造方法。包括单片钢板弹簧本体，其为抗拉强度≥1870MPa，屈服强度≥1680Mpa的高强度弹簧扁钢，成形后变截面单片钢板弹簧的截面为沿其长度方向变化的抛物线形状，并以中心螺栓孔为中心，前、后和左、右对称；其制造方法，包括断料、中心孔加工、加热、变截面成形、卷耳、成形热处理、喷丸、电泳喷漆及入库工序，其中通过两次喷丸：自由喷丸、高应力喷丸，提高了单片簧的拉伸一侧表面的残余压应力。该发明专利技术结构简单，也简化了单片钢板弹簧的制造过程；同时提高了承载能力，满足车辆轻量化设计要求，提高了单片钢板弹簧的抗拉疲劳强度以及疲劳寿命。

A Variable Section Single Leaf Spring with High Stress and Long Life and Its Manufacturing Method

The invention relates to the field of leaf spring processing technology, in particular to a variable cross-section single leaf spring with high stress and long service life and its manufacturing method. Including the single leaf spring body, which is a high strength spring flat steel with tensile strength (> 1870 MPa) and yield strength (> 1680 Mpa), the cross section of the variable cross section single leaf spring after forming is a parabolic shape along its length direction, and the center bolt hole is the center, the front, back, left and right are symmetrical. Central hole processing, heating, variable cross-section forming, ear rolling, forming heat treatment, shot peening, electrophoretic spraying and storage process, which through two shot peening: free shot peening, high stress shot peening, improve the residual compressive stress of the tensile side of the single leaf spring surface. The invention has simple structure, simplifies the manufacturing process of single leaf spring, improves the bearing capacity, meets the requirements of vehicle lightweight design, and improves the tensile fatigue strength and fatigue life of single leaf spring.

【技术实现步骤摘要】
一种高应力、高寿命的变截面单片钢板弹簧及其制造方法
该专利技术涉及钢板弹簧制造
，具体是一种高应力、高寿命的变截面单片钢板弹簧及其制造方法。
技术介绍
钢板弹簧作为车辆悬架的弹性元件，因其结构简单、工作可靠等优点，广泛应用于轻型客车的后悬架。随着对轻型客车的舒适性、可靠性要求不断提高以及对车辆轻量化的要求，少片变截面板簧的应用越来越广泛，少片变截面钢板弹簧是由1～4片沿长度方向中间段最厚，往两端逐渐变薄的钢板弹簧片组成，少片变截面钢板弹簧虽然减少了簧片间的摩擦，但是少片簧仍然存在影响整车舒适性的簧片间摩擦力(簧片间摩擦力在运动过程中导致板簧刚度增大)，同时为保证少片簧的可靠性，板簧设计的最大应力往往低于1000MPa，从而忽视了对材料性能的充分利用；传统板簧在生产过程中，因生产工序的影响，通常采用一次自由喷丸或者应力喷丸，即使采用应力喷丸，由于受到板簧材料性能的限制，应力喷丸时的预压应力与喷丸强度不够，导致未能提高板簧的抗拉强度和簧片表面残余压应力水平，从而板簧的疲劳寿命不能有效提升。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有单片钢板弹簧制造方法存在的问题，提供一种高应力、高寿命的变截面单片钢板弹簧及其制造方法，从而得到高应力、高寿命，并提高单片钢板弹簧的抗拉疲劳强度的变截面单片钢板弹簧目的。为解决上述问题，本专利技术公开的高应力、高寿命的变截面单片钢板弹簧，包括单片钢板弹簧本体，其特征在于：所述单片钢板弹簧本体为抗拉强度≥1870MPa，屈服强度≥1680Mpa的高强度弹簧扁钢，成形后变截面单片钢板弹簧的截面为沿其长度方向变化的抛物线形状，并以中心螺栓孔为中心，前、后和左、右对称。进一步的，一种高应力、高寿命的变截面单片钢板弹簧制造方法，包括断料、中心孔加工、加热、变截面成形、卷耳、成形热处理、喷丸、电泳喷漆及入库工序，其特征在于：包括以下工序，S1、在所述断料工序中：选取抗拉强度≥1870MPa，屈服强度≥1680Mpa的高强度弹簧扁钢，并根据所需长度进行断料；S2、在所述中心孔加工工序中：在单片钢板弹簧的中间位置钻中心孔；S3、在所述加热工序中：将单片钢板弹簧以中心孔为对称的一端用中频电源加热到950℃～1050℃；S4、在所述变截面成形工序中：将加热后的部分，在辊轧机组上进行变截面轧制，保证单片钢板弹簧中间厚，往端部逐渐变薄,实现变截面成形；S5、在所述卷耳工序中：当簧片的端部加热到950℃～1050℃，对单片钢板弹簧加热后的端部依次进行压紧、压弯、切头、卷耳成形；S6、在所述成形热处理工序中：将卷耳后的单片钢板弹簧加热到860℃～910℃，放入成形夹具内，弯曲成为弓形钢板弹簧，在40℃～80℃的油中淬火40-70秒，然后经过380℃～450℃回火到HRC50±1；S7、在所述喷丸工序中：回火后的单片钢板弹簧两次喷丸：自由喷丸、高应力喷丸，且应力喷丸加载点外移至卷耳端，保证单片钢板弹簧变截面的拉伸一侧喷丸覆盖率达到100％，单片钢板弹簧的表面残余压应力≥1000MPa；S8、在所述电泳喷漆工序中：将喷丸后的单片钢板弹簧进行阴板电泳喷漆；S9、在所述入库工序中：直接放入仓库存储。进一步的，在所述喷丸工序S7中，所述自由喷丸：将成形后的单片钢板弹簧在自由状态下或无压缩状态下，采用直径为0.8mm～1mm的钢丸以50m/s～90m/s的速度对拉伸一侧进行喷丸约3-6分钟，通过自由喷丸去除单片钢板弹簧回火后的表面氧化皮，去除氧化皮后进行高应力喷丸，自由喷丸时的喷丸强度为1500MPa～1700MPa，单片钢板弹簧自由喷丸在常温下进行。进一步的，在所述喷丸工序S7中，所述高应力喷丸：将单片钢板弹簧利用工装对钢板弹簧卷耳端施加力，在1600MPa～1650MPa的弯曲应力下进行压缩，在压缩状态下采用0.8mm～1mm的钢丸以90m/s的速度对拉伸一侧进行喷丸约10～15分钟，高应力喷丸时的喷丸强度为1500MPa～1700MPa，单片钢板弹簧温度控制在200℃～300℃，高应力喷丸保证单片钢板弹簧的变截面拉伸一侧喷丸覆盖率达到100％，单片钢板弹簧表面的残余压应力达1000MPa以上，喷丸产生的残余应力分布均匀。进一步的，在所述喷丸工序S7中，所述自由喷丸：将成形后的单片钢板弹簧在自由状态下或无压缩状态下，采用直径为0.8mm的钢丸以50m/s的速度对拉伸一侧进行喷丸3分钟，通过自由喷丸去除单片钢板弹簧回火后的表面氧化皮，去除氧化皮后进行高应力喷丸，自由喷丸时的喷丸强度为1500MPa，单片钢板弹簧自由喷丸在常温下进行；所述高应力喷丸：将单片钢板弹簧利用工装对钢板弹簧卷耳端施加力，在1600MPa的弯曲应力下进行压缩，在压缩状态下采用0.8mm的钢丸以90m/s的速度对拉伸一侧进行喷丸约10分钟，高应力喷丸时的喷丸强度为1500MPa，单片钢板弹簧温度控制在200℃，高应力喷丸保证单片钢板弹簧的变截面拉伸一侧喷丸覆盖率达到100％，单片钢板弹簧表面的残余压应力达1000MPa以上，喷丸产生的残余应力分布均匀。进一步的，在所述喷丸工序S7中，所述自由喷丸：将成形后的单片钢板弹簧在自由状态下或无压缩状态下，采用直径为1mm的钢丸以90m/s的速度对拉伸一侧进行喷丸6分钟，通过自由喷丸去除单片钢板弹簧回火后的表面氧化皮，去除氧化皮后进行高应力喷丸，自由喷丸时的喷丸强度为1700MPa，单片钢板弹簧自由喷丸在常温下进行；所述高应力喷丸：将单片钢板弹簧利用工装对钢板弹簧卷耳端施加力，在1650MPa的弯曲应力下进行压缩，在压缩状态下采用1mm的钢丸以90m/s的速度对拉伸一侧进行喷丸约15分钟，高应力喷丸时的喷丸强度为1700MPa，单片钢板弹簧温度控制在300℃，高应力喷丸保证单片钢板弹簧的变截面拉伸一侧喷丸覆盖率达到100％，单片钢板弹簧表面的残余压应力达1000MPa以上，喷丸产生的残余应力分布均匀。进一步的，一种高应力、高寿命的变截面单片钢板弹簧制造方法，包括以下工序，S1、在所述断料工序中：选取抗拉强度≥1870MPa，屈服强度≥1680Mpa的高强度弹簧扁钢，并根据所需长度进行断料；S2、在所述中心孔加工工序中：在单片钢板弹簧的中间位置钻中心孔；S3、在所述加热工序中：将单片钢板弹簧以中心孔为对称的一端用中频电源加热到950℃；S4、在所述变截面成形工序中：将加热后的部分，在辊轧机组上进行变截面轧制，保证单片钢板弹簧中间厚，往端部逐渐变薄,实现变截面成形；S5、在所述卷耳工序中：当簧片的端部加热到950℃，对单片钢板弹簧加热后的端部依次进行压紧、压弯、切头、卷耳成形；S6、在所述成形热处理工序中：将卷耳后的单片钢板弹簧加热到860℃，放入成形夹具内，弯曲成为弓形钢板弹簧，在40℃的油中淬火40秒，然后经过380℃回火到HRC50±1；S7、在所述喷丸工序中：回火后的单片钢板弹簧两次喷丸：自由喷丸、高应力喷丸，且应力喷丸加载点外移至卷耳端，保证单片钢板弹簧变截面的拉伸一侧喷丸覆盖率达到100％，单片钢板弹簧的表面残余压应力≥1000MPa；S8、在所述电泳喷漆工序中：将喷丸后的单片钢板弹簧进行阴板电泳喷漆；S9、在所述入库工序中：直接放入仓库存储。进一步的，一种高应力、高寿命的变截面单片钢板弹簧制造本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高应力、高寿命的变截面单片钢板弹簧，包括单片钢板弹簧本体，其特征在于：所述单片钢板弹簧本体为抗拉强度≥1870MPa，屈服强度≥1680Mpa的高强度弹簧扁钢，成形后变截面单片钢板弹簧的截面为沿其长度方向变化的抛物线形状，并以中心螺栓孔为中心，前、后和左、右对称。

【技术特征摘要】
1.一种高应力、高寿命的变截面单片钢板弹簧，包括单片钢板弹簧本体，其特征在于：所述单片钢板弹簧本体为抗拉强度≥1870MPa，屈服强度≥1680Mpa的高强度弹簧扁钢，成形后变截面单片钢板弹簧的截面为沿其长度方向变化的抛物线形状，并以中心螺栓孔为中心，前、后和左、右对称。2.一种高应力、高寿命的变截面单片钢板弹簧制造方法，包括断料、中心孔加工、加热、变截面成形、卷耳、成形热处理、喷丸、电泳喷漆及入库工序，其特征在于：S1、在所述断料工序中：选取抗拉强度≥1870MPa，屈服强度≥1680Mpa的高强度弹簧扁钢，并根据所需长度进行断料；S2、在所述中心孔加工工序中：在单片钢板弹簧的中间位置钻中心孔；S3、在所述加热工序中：将单片钢板弹簧以中心孔为对称的一端用中频电源加热到950℃～1050℃；S4、在所述变截面成形工序中：将加热后的部分，在辊轧机组上进行变截面轧制，保证单片钢板弹簧中间厚，往端部逐渐变薄，实现变截面成形；S5、在所述卷耳工序中：当单片钢板弹簧的端部加热到950℃～1050℃，对单片钢板弹簧加热后的端部依次进行压紧、压弯、切头、卷耳成形；S6、在所述成形热处理工序中：将卷耳后的单片钢板弹簧加热到860℃～910℃，放入成形夹具内，弯曲成为弓形钢板弹簧，在40℃～80℃的油中淬火40-70秒，然后经过380℃～450℃回火到HRC50±1；S7、在所述喷丸工序中：回火后的单片钢板弹簧两次喷丸：自由喷丸、高应力喷丸，且应力喷丸加载点外移至卷耳端，保证单片钢板弹簧变截面的拉伸一侧喷丸覆盖率达到100％，单片钢板弹簧的表面残余压应力≥1000MPa；S8、在所述电泳喷漆工序中：将喷丸后的单片钢板弹簧进行阴板电泳喷漆；S9、在所述入库工序中：直接放入仓库存储。3.根据权利要求2所述的一种高应力、高寿命的变截面单片钢板弹簧制造方法，其特征为：在所述喷丸工序S7中，所述自由喷丸：将成形后的单片钢板弹簧在自由状态下或无压缩状态下，采用直径为0.8mm～1mm的钢丸以50m/s～90m/s的速度对拉伸一侧进行喷丸约3-6分钟，通过自由喷丸去除单片钢板弹簧回火后的表面氧化皮，去除氧化皮后进行高应力喷丸，自由喷丸时的喷丸强度为1500MPa～1700MPa，单片钢板弹簧自由喷丸在常温下进行。4.根据权利要求2所述的一种高应力、高寿命的变截面单片钢板弹簧制造方法，其特征为：在所述喷丸工序S7中，所述高应力喷丸：将单片钢板弹簧利用工装对钢板弹簧卷耳端施加力，在1600MPa～1650MPa的弯曲应力下进行压缩，在压缩状态下采用0.8mm～1mm的钢丸以90m/s的速度对拉伸一侧进行喷丸约10～15分钟，高应力喷丸时的喷丸强度为1500MPa～1700MPa，单片钢板弹簧温度控制在200℃～300℃，高应力喷丸保证单片钢板弹簧的变截面拉伸一侧喷丸覆盖率达到100％，单片钢板弹簧表面的残余压应力达1000MPa以上，喷丸产生的残余应力分布均匀。5.根据权利要求2所述的一种高应力、高寿命的变截面单片钢板弹簧制造方法，其特征为：在所述喷丸工序S7中，所述自由喷丸：将成形后的单片钢板弹簧在自由状态下或无压缩状态下，采用直径为0.8mm的钢丸以50m/s的速度对拉伸一侧进行喷丸3分钟，通过自由喷丸去除单片钢板弹簧回火后的表面氧化皮，去除氧化皮后进行高应力喷丸，自由喷丸时的喷丸强度为1500MPa，单片钢板弹簧自由喷丸在常温下进行；所述高应力喷丸：将单片钢板弹簧利用工装对钢板弹簧卷耳端施加力，在1600MPa的弯曲应力下进行压缩，在压缩状态下采用0.8mm的钢丸以90m/s的速度对拉伸一侧进行喷丸约10分钟，高应力喷丸时的喷丸强度为1500MPa，单片钢板弹簧温度控制在200℃，高应力喷丸保证单片钢板弹簧的变截面拉伸一侧喷丸覆盖率达到100％，单片钢板弹簧表面的残余压应力达1000MPa以上，喷丸产生的残余应力分布均匀。6.根据权利要求2所述的一种高应力、高寿命的变截面单片钢板弹簧制造方法，其特征为：在所述喷丸工序S7中，所述自由喷丸：将成形后的单片钢板弹簧在自由状态下或无压缩状态下，采用直径为1mm的钢丸以90m/s的速度对拉伸一侧进行喷丸6分钟，通过自由喷丸去除单片钢板弹簧回火后的表面氧化皮，去除氧化皮后进行高应力喷丸，自由喷丸时的喷丸强度为1700MPa，单片钢板弹簧自由喷丸在常温下进行；所述高应力喷丸：将单片钢板弹簧利用工装对钢板弹簧卷耳端施加力，在1650MPa的弯曲应力下进行压缩，在压缩状态下采用1mm的钢丸以90m/s的速度对拉伸一侧进行喷丸约15分钟，高应力喷丸时的喷丸强度为1700MPa，单片钢板弹簧温度控制在300℃，高应力喷丸保证单片钢板弹簧的变截面拉伸一侧喷丸覆盖率达到100％，单片钢板弹簧表面的残余压应力达1000MPa以上，喷丸产生的残余应力分布均匀。7.根据权利要求2所述一种高应力、高寿命的变截面单片钢板弹簧制造方法，其特征在于：包括以下工序，S1、在所述断料工序中：选取抗拉强度≥1870MPa，屈服强度≥1680Mpa的高强度弹簧扁钢，并根据所需长度进行断料；S2、在所述中心孔加工工序中：在单片钢板弹簧的中间位置钻中心孔；S3、在所述加热工序中：将单片钢板弹簧以中心孔为对称的一端用中频电源加热到950℃；S4、在所述变截面成形工序中：将加热后的部分，在辊轧机组上进行变截面轧制，保证单片钢板弹簧中间厚，往端部逐渐变薄，实现变截面成形；S5、在所述卷耳工序中：当单片钢板弹簧的端部加热到950℃，对单片钢板弹簧加热后的端部依次进行压紧、压弯、切头、卷耳成形；S6、在所述成形热处理工序中：将卷耳后的单片钢板弹簧加热到860℃，放入成形夹具内，弯曲成为弓形钢板弹簧，在40℃的油中淬火40秒，然后经过380℃回火到HRC50±1；S7、在所述喷丸工序中：回火后的单...

【专利技术属性】
技术研发人员：乐文超，王磊，王森，朱晓，丁璐，
申请(专利权)人：南京依维柯汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32