[發明專利]一種車用扭桿彈簧及其制造方法

有效

• 申請號: 201710177191.2
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN107120374B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 趙振東
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: F16F1/14
• 分類號: F16F1/14;C21D9/02;C21D8/00;B23P15/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 鄧麗;王偉

本發明公開了一種車用扭桿彈簧及其制造方法，該扭桿彈簧分為端部、桿部和過渡段三部分。其過渡段不是采用四分之一圓弧過渡，而是采用雙曲線形狀，以得到更平滑的表面應力。其制造方法，包括下料、端部鐓煅、一次冷擠壓、二次冷擠壓、熱處理、熱預扭、常溫預扭、分段噴丸、檢驗防銹，采用上述工藝方法制造的扭桿彈簧，可以有效地提高生產效率、提高端部表面質量和扭桿彈簧的疲勞壽命。

技術領域

本發明涉及一種車用扭桿彈簧及其制造方法，屬于汽車配件技術領域。

背景技術

和螺旋彈簧及板簧相比，扭桿彈簧結構簡單，工作時無摩擦，彈簧特性穩定，不產生顫振，單位體積儲能大，彈簧體積較小，屬于小型輕量化產品，在汽車、火車、坦克及裝甲車等方面獲得廣泛應用。扭桿彈簧截面有圓、方、矩形、橢圓形及多邊形等，而又以截面為圓形居多。國內目前扭桿彈簧大多采用高碳合金鋼或中碳鋼合金鋼（如60CrA、60Si2Mn、42CrMo、50CrVA等）生產。傳統制造工藝，依序包括有下料、端部鐓鍛、軟化退火、冷擠壓、熱處理、常溫預扭（多次）、噴丸（全噴或半噴）、檢驗防銹，其中軟化退火需要時間較長，常溫預扭一般需要強扭5-6次，另外，在噴丸過程中，如果僅實施半噴，即桿部噴丸，端部花鍵不噴，則噴丸區與非噴丸區存在表面應力突變，如果實施全噴，即桿部與端部花鍵全部噴丸，則花鍵端表面質量會下降。此外，扭桿彈簧過渡段中常見的圓弧或直線錐度過渡的處理方法并不符合應力平滑均勻的要求。因此，需對傳統的扭桿彈簧制造方法研究優化，以解決制造過程中的缺陷，提高制造效率，從而進一步提高扭桿彈簧的疲勞壽命。

發明內容

本發明為了解決上述現有技術的缺陷而提供了一種車用扭桿彈簧及其制造方法。本發明的目的通過以下技術解決方案來實現：

一種車用扭桿彈簧，由中碳合金鋼制備，包括端部、桿部、過渡段三部分。其中過渡段不是簡單采用四分之一圓弧或直線錐度過渡，而是采用雙曲線形狀的過渡，其過渡段長度L2=（2～2.5）R2，以達到應力變化最大程度均勻平滑。

本發明還公開了所述車用扭桿彈簧的制造方法，包括如下步驟：

（1）下料，原料采用中碳合金圓棒，機器切割成所需尺寸的光桿；

（2）端部鐓鍛，將扭桿彈簧端部加熱至1200～1300℃，在熱鍛機上進行鐓鍛，以形成加工花鍵所需的毛坯圓柱，鐓鍛結束后檢驗毛坯件的硬度值；

（3）一次冷擠壓，由于取消了軟化退火工序，毛坯件硬度達到300HB以上，故進行兩次冷擠壓成形花鍵，一次冷擠壓時需要將花鍵成形高度H1制為最終成形高度H2的60%～80%。

（4）二次冷擠壓，更換刀具，將毛坯件對中，進行二次冷擠壓，完成剩余20%～40%加工量的擠壓加工。

（5）熱處理，扭桿彈簧毛坯整體進行中頻感應淬火，淬火溫度為850～900℃，溫度波動范圍±15℃，保溫時間為扭桿彈簧長度L1（單位：mm）′1分鐘，保溫時間波動范圍 ±2分鐘。采用充高純度氮氣作淬火的保護氣，以降低脫碳層的深度，淬火后扭桿彈簧外表面脫碳深度不能超過0.01mm′F(單位：mm)。淬火之后，進行高溫回火，以消除淬火引發的內應力，回火溫度控制在600～650℃。

（6）熱預扭，用機器手或自動輸送裝置把扭桿彈簧裝進扭轉試驗機進行熱預扭，熱扭轉時的扭桿彈簧表面溫度控制在300～320℃；如扭桿彈簧最大工作扭轉角度為a，則熱預扭角度區間為（a+8^o，a+10 ^o），扭角公差控制在±1 ^o。