一种高温合金材料弹簧的成型方法技术

本发明专利技术公开了一种高温合金材料弹簧的成型方法，以1Cr15Ni27Ti3Mo1Al材料的钢丝为原料，包括以下步骤：首先选择冷拉变形量、预留自由高度、弹簧的直径，然后进行弹簧的预制，再将预制弹簧进行时效处理、加温加荷时效处理，即可得到弹簧。本发明专利技术提供的成型方法，确保了弹簧的几何尺寸和弹力值满足设计要求。同时，试验证明，采用本发明专利技术的方法制备的1Cr15Ni27Ti3Mo1Al材料弹簧，一次合格率达到90％以上，且满足使用要求。本发明专利技术结束了采购该材料国外弹簧的历史，填补了1Cr15Ni27Ti3Mo1Al材料高温合金弹簧国内生产的空白。且本发明专利技术已应用于X25机E71030004弹簧零件中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料的弹簧制造工艺
，具体涉及一种高温合金材料弹簧的成型方法。
技术介绍
1Cr15Ni27Ti3Mo1Al材料为铁基高温合金冷拉丝材，用其制备弹簧时，与普通合金材料的性能存在本质区别，如现有弹簧加工材料，在相同热处理制度下，冷拉强度越大，材料的抗拉强度越高，而1Cr15Ni27Ti3Mo1Al材料却恰恰相反，冷拉强度越大，材料的抗拉强度反而越低。目前，采用该材料制备弹簧时，存在合格率低、制备的弹簧几何尺寸和弹力值不满足设计要求的缺陷。因此，突破该材料弹簧的加工技术，制造1Cr15Ni27Ti3Mo1Al材料的弹簧迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术创造的目的是为了解决1Cr15Ni27Ti3Mo1Al材料制备弹簧时，存在合格率低、制备的弹簧几何尺寸和弹力值不满足设计要求的问题，从而满足使用要求。本专利技术创造的目的是通过下述的技术方案实现的：一种高温合金材料弹簧的成型方法，以1Cr15Ni27Ti3Mo1Al材料的钢丝为原料，包括以下步骤：将预制弹簧进行时效处理，再进行加温加荷时效处理，即可得到弹簧。进一步地，所述预制弹簧之前，选择1Cr15Ni27Ti3Mo1Al材料的钢丝冷拉变形量。进一步地，所述冷拉变形量为18％～22％。进一步地，所述预制弹簧之前确定弹簧加工时的预留自由高度。进一步地，所述弹簧加工时的预留自由高度下降量为0.7～1.9mm。进一步地，所述预制弹簧之前选择弹簧的直径，按缠绕芯棒尺寸的计算方法，选用如下公式：D0＝D1/(1+1.7CRm/E)进行计算，确定芯棒的直径D0；其中，D1为弹簧的实际内径，C为弹簧的缠绕比，即弹簧中径/钢丝直径，Rm为材料的抗拉强度，E为材料的弹性模量。进一步地，所述时效处理是在680～720℃温度下保温5h～6h，空冷。进一步地，所述加温加荷时效处理是将预制弹簧压缩至工作高度后，在高于工作温度20℃的条件下进行热处理，然后空冷。进一步地，所述工作高度为24mm，工作温度为500～550℃，热处理的保温时间为23h～26h。进一步地，所述1Cr15Ni27Ti3Mo1Al材料的钢丝直径为2.5±0.04mm。相对于现有技术，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术提供的一种高温合金材料弹簧的成型方法，确定了1Cr15Ni27Ti3Mo1Al材料弹簧制备工艺的缠绕芯棒直径、弹簧的自由高度、钳加工后的时加温加荷时效温度、时间等一系列工艺参数，确保了弹簧的几何尺寸和弹力值满足设计要求。试验证明，采用本专利技术的方法制备的1Cr15Ni27Ti3Mo1Al材料弹簧，一次合格率达到90％以上，且满足使用要求。同时，该弹簧在500～550℃温度下长时间进行加温加荷时效后，降低了该弹簧弹力松弛性，提高了该弹簧在工作状态下的稳定性和的疲劳寿命。【附图说明】图1是本专利技术的弹簧结构示意图；图2是本专利技术的弹簧加工流程图。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。请参阅图1和图2。根据1Cr15Ni27Ti3Mo1Al材料的特点，本专利技术首先探索了加温加荷时效对1Cr15Ni27Ti3Mo1Al材料弹簧高度和弹力的影响，针对1Cr15Ni27Ti3Mo1Al丝材加工弹簧的冷拉变形量、加温加荷前的弹簧高度预制等问题进行了试验，确定了1Cr15Ni27Ti3Mo1Al材料弹簧制备工艺的缠绕芯棒直径、弹簧的自由高度、钳加工后的加温加荷时效的温度、时间。1.冷拉变形量的选择。现有弹簧加工材料，在相同热处理制度下，冷拉强度越大，材料的抗拉强度越高。本专利技术对冷拉变形量分别为18％～22％和28％～32％的相同规格的1Cr15Ni27Ti3Mo1Al钢丝进行研究，发现该材料的特殊之处在于其18％～22％的冷拉变形量热处理后强度大于28％～32％的冷拉变形量。按上述的工艺进行时效，及加温加荷时效，然后做室温拉伸试验，根据试验结果，冷拉变形量为18％～22％的钢丝各项指标比较理想，因此，选用18％～22％的冷拉变形量。2.弹簧高度的选择。常规材料加工的弹簧，加温加荷时效后，弹簧自由高度不会产生变化，而该材料经时效和加温加荷时效后，弹簧自由高度会下降，因此，必须摸索出该材料加工的弹簧自由高度下降的量。通过试验，摸索出该材料弹簧经500～550℃加温加荷时效后，弹簧自由高度下降0.7～1.9mm，根据试验确定了弹簧初始加工时的预留自由高度下降量为0.7～1.9mm。3.弹簧直径的选择。现有材料加工的弹簧，热处理后直径会发生变化，而试验证明，该材料加工的弹簧时效和加温加荷时效前后，弹簧外径数值几乎不变，因此按缠绕芯棒尺寸的计算方法及尺寸的应选用采取公式1计算后确定了芯棒的直径D0为19.2～19.8mm。D0＝D1/(1+1.7CRm/E)公式1D1：弹簧的实际内径为22mm；C：弹簧的缠绕比为9.8，即弹簧中径/钢丝直径；Rm：材料的抗拉强度；E：材料的弹性模量。4.弹簧弹性的选择。加温加荷时效是将弹簧压缩至工作高度后，在高于工作温度20℃的条件下进行热处理。其目的是提高弹簧工作状态下的稳定性，降低弹簧弹力松弛性。经过试验，摸索出加温加荷时效前后，弹簧降低的弹性值，并得出时效温度以下加温加荷温度对弹簧弹力影响值。综合弹簧的总体要求，确定弹簧缠绕自由高度41.5～44mm，加工后，经过时效+加温加荷时效后，高度和弹力均符合设计要求，加温加荷时效时，将弹簧压缩到工作高度，工作高度为24mm。5.工艺路线的确定。根据其它典型合金材料弹簧加工经验，通过对该零件技术要求特点和1Cr15Ni27Ti3Mo1Al高温合金丝材的供应状态、热处理工艺的分析，确定该零件的试验工艺流程为：工艺流程包括：检查→缠绕→回火→一次钳加工→时效→性能检测→加温加荷时效→回火→二次钳加工→终检验。以直径为2.5±0.041mm的1Cr15Ni27Ti3Mo1Al材料的钢丝为原料，首先选择其冷拉变形量为18％～22％，弹簧加工时的预留自由高度下降量为0.7～1.9mm，弹簧的外径为Φ27±0.6；然后进行缠绕，缠绕后进行回火、一次钳加工、时效处理，时效处理是在680～720℃温度下保温5h～6h，空冷；并对时效处理后的弹簧进行性能检测，检测合格后；接着进行加温加荷时效处理、回火、二次钳加工；其中，加温加荷时效处理是将弹簧压缩至工作高度24mm后，在500～550℃的条件下进行热处理，保温23h～26h，空冷。最后检验弹簧的高度和弹力，即可得到符合要求的弹簧。以下通过具体实施例对本专利技术进行详细描述。实施例1以直径为2.5mm的1Cr15Ni27Ti3Mo1Al材料的钢丝为原料，首先选择其冷拉变形量为18％，弹簧加工时的预留自由高度下降量为1.9mm，弹簧的外径为27mm；然后进行缠绕，缠绕后进行回火、一次钳加工、时效处理，时效处理是在680℃温度下保温6h，空冷；并对时效处理后的弹簧进行性能检测，检测合格后；接着进行加温加荷时效处理、回火、二次钳加工；其中，加温加荷时效处理是将弹簧压缩至工作高度24mm后，在520℃的条件下进行热处理，保温26h，空冷。最后检验弹簧的高度和弹力，即可得到符合要求的弹簧。实施例2以直径为2.5mm的1Cr15Ni27Ti3Mo1Al材料的钢丝为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温合金材料弹簧的成型方法，其特征在于，以1Cr15Ni27Ti3Mo1Al材料的钢丝为原料，包括以下步骤：将预制弹簧进行时效处理，再进行加温加荷时效处理，即可得到弹簧。

【技术特征摘要】
1.一种高温合金材料弹簧的成型方法，其特征在于，以1Cr15Ni27Ti3Mo1Al材料的钢丝为原料，包括以下步骤：将预制弹簧进行时效处理，再进行加温加荷时效处理，即可得到弹簧。2.根据权利要求1所述的一种高温合金材料弹簧的成型方法，其特征在于，所述预制弹簧之前，选择1Cr15Ni27Ti3Mo1Al材料的钢丝冷拉变形量。3.根据权利要求2所述的一种高温合金材料弹簧的成型方法，其特征在于，所述冷拉变形量为18％～22％。4.根据权利要求1所述的一种高温合金材料弹簧的成型方法，其特征在于，所述预制弹簧之前确定弹簧加工时的预留自由高度。5.根据权利要求4所述的一种高温合金材料弹簧的成型方法，其特征在于，所述弹簧加工时的预留自由高度下降量为0.7～1.9mm。6.根据权利要求1所述的一种高温合金材料弹簧的成型方法，其特征在于，所述预制弹簧之前选择弹簧的直径，按缠绕芯棒尺寸的计算方法，选...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朋飞，殷开山，侯秉民，高贵忠，赵闯，赵筱菁，哈杰，李卫卫，
申请(专利权)人：中航动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61