65Si2MnWA　彈簧鋼絲繞制后消除應(yīng)力回火工藝應(yīng)用研究

毛歡

摘 要：為消除65Si2MnWA彈簧鋼絲在冷成形繞制后的冷作硬化內(nèi)應(yīng)力及彎鉤時(shí)產(chǎn)生裂紋的風(fēng)險(xiǎn)，通過在繞制后制定合理的消除應(yīng)力回火溫度，安排繞后消除應(yīng)力回火工序，以消除彈簧鋼絲在繞制時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定彈簧的形狀尺寸，從而避免了彈簧鋼絲在彎鉤時(shí)產(chǎn)生裂紋，造成零件的報(bào)廢;較大、集中的內(nèi)應(yīng)力的存在還可使彈簧鋼絲零件的形狀尺寸發(fā)生變化，這樣一來會(huì)使后續(xù)零件的淬火、回火產(chǎn)生更大的變形量，最終也會(huì)造成零件的成批報(bào)廢。

關(guān)鍵詞：65Si2MnWA鋼絲;內(nèi)應(yīng)力;形狀尺寸

彈簧是一類具有特殊功能的航空零件，具有較好的塑性和韌性及高的彈性極限等特點(diǎn)，[1]彈簧加工由車、鉗、熱、表處理等工序組成，工序間尺寸不易協(xié)調(diào)，過程控制較難。首先必須消除彈簧鋼絲繞制后由于冷作硬化產(chǎn)生的較大內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定其外形尺寸，從而避免彈簧鋼絲在彎鉤時(shí)產(chǎn)生裂紋，造成零件的報(bào)廢;為了解決上述問題，本文基于65Si2MnWA彈簧鋼絲繞制后在不同消除應(yīng)力回火溫度下對(duì)彈簧鋼絲最終性能的影響比較，得出最優(yōu)的65Si2MnWA彈簧鋼絲繞制后的消除應(yīng)力回火溫度。

1 彈簧試驗(yàn)件概況

首先繞制直徑為d=1.2、d=2.5、d=4.5三種具有代表性規(guī)格的常用彈簧零件作為試驗(yàn)件。每種規(guī)格的試驗(yàn)件制作12件，拉伸試料12根，試料規(guī)格直徑同試驗(yàn)件，長(zhǎng)度L=200mm，彈簧零件見下圖所示。

2 研究過程及方法

2.1 試驗(yàn)件加工流程

原材料檢查——繞制彈簧——消除應(yīng)力回火——鉗工彎鉤——磁力探傷——淬火——回火——拉伸試驗(yàn)——外觀尺寸檢查。

2.2 試驗(yàn)件分類

每種規(guī)格直徑的試驗(yàn)件分四組，前三組在繞制后以三種不同的溫度消除應(yīng)力回火、鉗工彎鉤，第四組作為對(duì)比試驗(yàn)，繞制后不做消除應(yīng)力回火直接進(jìn)行鉗工彎鉤。

2.3 熱處理試驗(yàn)方案

去應(yīng)力回火溫度越高則消除殘余應(yīng)力的效果越好，但溫度太高會(huì)降低材料原有的強(qiáng)度性能反而會(huì)有損于彈簧的性能。[2]依據(jù)彈簧鋼絲65Si2MnWA常用回火溫度430℃-460℃，每組繞制后的消除應(yīng)力回火溫度320℃、360℃、400℃，同時(shí)對(duì)彎鉤后的四組試驗(yàn)件進(jìn)行后續(xù)的鹽浴爐淬火+空氣爐回火工序，繼續(xù)驗(yàn)證繞制后消除應(yīng)力回火對(duì)外形尺寸、拉伸強(qiáng)度的影響。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果

每種規(guī)格的試驗(yàn)件繞制后回火與不回火進(jìn)行加工后的對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)見右表。

3 結(jié)果與討論

3.1 彈簧鋼絲繞制后消應(yīng)力的必要性

65Si2MnWA彈簧鋼絲繞制后不進(jìn)行消除應(yīng)力回火直接鉗工彎鉤、淬火、回火后的試驗(yàn)件存在外形尺寸、外徑超差，耳鉤的垂直度和平行度不能保證等諸多不合格因素，所以65Si2MnWA彈簧鋼絲繞制后必須進(jìn)行消除應(yīng)力回火。

65Si2MnWA彈簧鋼絲繞制后進(jìn)行消除應(yīng)力回火，再鉗工彎鉤、淬火、回火的試驗(yàn)件外形尺寸穩(wěn)定，試驗(yàn)件的耳鉤、外徑等各項(xiàng)參數(shù)均符合技術(shù)條件要求。

3.2 非真空熱處理不利因素

65Si2MnWA彈簧鋼絲繞制后在空氣爐回火，隨著回火溫度的增加，表面氧化色加重，同時(shí)鹽浴爐淬火，淬火后在空氣爐回火，表面均有不同程度的氧化皮或氧化色，需依靠吹砂、拋光等方法去除，影響彈簧表面質(zhì)量，所以建議真空熱處理。

3.3 繞制后不同消除應(yīng)力溫度對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響

65Si2MnWA彈簧鋼絲繞制后進(jìn)行不同消除應(yīng)力溫度回火，熱處理后測(cè)試隨爐試料的拉伸強(qiáng)度均符合技術(shù)條件要求，但是每種規(guī)格的彈簧鋼絲繞制后，在360℃進(jìn)行消除應(yīng)力后，拉伸強(qiáng)度數(shù)值浮動(dòng)最小、最穩(wěn)定，在滿足溫度越高消除應(yīng)力越徹底情況下，表面僅有輕微氧化色，所以建議在繞制成型后使用360℃進(jìn)行消除應(yīng)力回火。

4 結(jié)論

（1）彈簧鋼絲65Si2MnWA繞制成型后增加消除應(yīng)力回火，使彈簧鋼絲在成型中由于冷作硬化會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力減小到最小，方便了鉗工工人的生產(chǎn)操作，解決了鉗工彎鉤易產(chǎn)生裂紋的現(xiàn)象。

（2）彈簧鋼絲65Si2MnWA繞制成型后增加消除應(yīng)力回火，保證了彈簧鋼絲零件在熱處理后的外形尺寸，穩(wěn)定了最終零件的外觀尺寸參數(shù)，滿足了工藝規(guī)范及用戶要求。

（3）彈簧鋼絲65Si2MnWA繞制成型后增加消除應(yīng)力回火，不僅避免了彈簧零件的成批報(bào)廢帶來的成本增加，更縮短了彈簧鋼絲零件的生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]總編委會(huì)主編.航空制造工程手冊(cè)[2版].北京：航空工業(yè)出版社，2010.12.

[2]張英會(huì)，劉輝航，王德成.彈簧手冊(cè)[3版].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017.2.