Автомобильная промышленность

Статус развития автомобильной масляной пружинной стальной проволоки

Автомобильная промышленность является крупнейшим пользователем пружинной стали, потребляя около 60% производства пружинной стали. Масло закалка пружинная стальная проволока, которая в настоящее время является идеальным материалом для автомобильных пружин клапана и пружин подвески, также получает все больше внимания. В этой статье обсуждаются последние достижения в области исследований и разработки стальной пружинной проволоки для кондиционирования масла для автомобилей с точки зрения химического состава, качества металлургии, формы поперечного сечения, качества поверхности и процесса термообработки.

I. Использование масляной пружинной стальной проволоки, требования к производительности и производственный процесс

1.1 Автомобильная масляная пружина для регулировки стальной проволоки Использование пружины для подвески автомобиля: пружина подвески-это холодная вытянуемая стальная проволока для ремонта или очистки, а затем для регулировки пружинной проволоки. При практическом использовании пружины подвески часто подвергаются ударным нагрузкам с высоким напряжением и, следовательно, требуют хорошей усталостной стойкости, ударопрочности и упругой усадки.

Пружина клапана двигателя: Пружина клапана относится к ключевым деталям в двигателе внутреннего сгорания, и ее роль заключается в управлении впускным и выпускным воздухом двигателя. Поскольку он используется при высоких скоростях, высоких напряжений и высоких температурах, его несущая способность и снижение эластичности имеют решающее значение для безопасности автомобиля и срока службы двигателя.

Требования к закалке автомобильного масла пружинная стальная проволока 1.2

Тенденция развития автомобильных пружин клапанов и подвесок заключается в повышении напряжения при использовании, уменьшении их веса, уменьшении размеров и увеличении усталостного срока службы. Требования к пружинной стальной проволоке: ① улучшить химический состав стали, улучшить усталостную прочность, прокаливаемость, устойчивость к отпуску и адаптивность к высокотемпературным средам стальной проволоки; ② улучшить чистоту стали, изменить тип включений, ограничить количество включений и размер пружины для преодоления раннего отказа пружины; ③ Чтобы улучшить срок службы усталости, общие требования к усталости для отечественных пружин (2,3 ~ 5,0) × 107 раз, в то время как продукция выдающихся иностранных компаний, как правило, достигла 5,5 ~ 5,0 раза, усталостный срок службы пружинной проволоки, усталостные требования пружинной проволоки (2,3 ~ 5,0) × 107 раз, в то время как иностранные компании обычно достигли 5,5 ~ 10 раз. Превосходные корпоративные продукты, как правило, достигли 5 × 108 раз; ④ измельчение зерна, повышение предела текучести и ударной вязкости для улучшения характеристик пружины; ⑤ изменение формы поперечного сечения для получения идеального распределения напряжения нагрузки на пружины; ⑥ устранить поверхностные царапины и трещины, уменьшить обезуглероживающий слой, для продления срока службы в условиях высоких напряжений.

1.3 Масло отрегулировать пружинный процесс производства стальной проволоки

1.3.1 Подвесной пружинное масло для закаливания стальной проволоки Процесс производства сырья → обработка поверхности → вытягивание фиксированного диаметра; Спецификация стальной проволоки → нагрев → закалка маслом → отжиг → проверка → нанесение масла → обкатывание → проверка → упаковка → складирование.

1.3.2 Процесс производства стальной проволоки для пружины клапана

① Процесс производства стальной проволоки, подлежащей зачистке: сырье → зачистка нитей → промежуточный отжиг → обработка поверхности → вытягивание проволоки; характеристики стальной проволоки → закалка масла → отжиг → проверка → намотка масла → намотка → проверка → упаковка → складирование.

② Процесс производства неочищенной стальной проволоки выполняется в соответствии с 1.3.1.

Во-вторых, состояние исследования характеристик проволоки масляной пружины

2.1 Химический состав и свойства закаленной в масле пружинной проволоки прошли три этапа: Si. Система Mn → Cr. Система V → Система cr-si. В настоящее время в основном это cr-v и cr-si.

С развитием автомобильной промышленности требования к усталостной прочности пружины и ухудшению характеристик пружины также становятся все выше и выше. Из таблицы 1 нетрудно видеть, что в качестве элемента C для повышения прочности пружины общая тенденция его содержания постепенно увеличивается. Легирующие элементы постепенно превращаются из Si и Mn в Cr,V и Cr,Si, главным образом из-за повышенной усталостной прочности, коррозионной стойкости и пружинной стойкости. 2.1.1 Влияние химического состава на усталостные свойства пружины

Пружина-это часть, которая работает под переменной нагрузкой, и ее повреждение в основном проявляется усталостным разрывом. Поэтому усталостная прочность пружины особенно важна. Многие ученые провели много дискуссий по этому вопросу и получили некоторые результаты.

Чтобы улучшить прочность стали CrSi, когда содержание Si увеличивается до 2,15%, добавляют ω (Ni) = 2,0%, ω (V) = 0,2%, чтобы увеличить усталостную прочность до 1300 МПа, при 570 ~ 1280 МПа усталостная жизнь до 500 000 раз. В то же время устойчивость к релаксации также была улучшена, лучше, чем sae9254. Компания Garphyttan представила более высокую прочность OTEVAN90 с прочностью на растяжение 2100 МПа, потому что материал добавил Ni на основе стали si-cr, что значительно улучшает вязкость материала.

Hiromu Izumida и др. Изумида, изучая влияние размера зерна аустенита на усталостную прочность закалки и закаленной стальной проволоки с высоким содержанием масла Si, обнаружили, что по сравнению с обычной закалкой и закаленной проволокой из высокопрочного сплава, закаленной и закаленной стальной проволокой с высоким содержанием масла Si имеет более высокую усталостную прочность. Основной причиной измельчения аустенита является малый размер зерна мартенсита. Усталая прочность проволоки увеличивается. Таким образом, проволока с более высоким пределом усталости и лучшей ударной вязкостью может быть получена путем регулирования измельчения карбидов. Добавление V и Nb в SAE 9260 приводит к усилению осаждения, которое эффективно предотвращает рост аустенитных зерен и, таким образом, увеличивает предел текучести при растяжении и предел текучести при скручивании, что приводит к увеличению напряжения на 98 МПа. Кроме того, добавление Ti приводит к осаждению TiC в стали ниже микронного размера. Он может поглощать диффузионный водород, делая его недиффузным, тем самым уменьшая влияние водородного ломкости. Результаты испытания на коррозионную усталость показали, что: в S. = 1200MPa условия, UHSl900 сталь усталостный срок службы более 500 000 раз, с SAE9260 усталостный срок службы (S. = 1000MPa) вполне. Азотирование и дробеструйная обработка также является важным способом повышения прочности стальной проволоки. Благодаря нагрузочной струйной пружине стальной проволоки в «90% усталостной долговечности» этот показатель может быть увеличен до 6,5 раз по сравнению с обычной дробеструйной обработкой, а поверхностное азотирование не только улучшает поверхностную твердость пружины (HV>900), повышая износостойкость пружины. Что еще более важно, он может вводить более высокое поле остаточного напряжения. Это улучшает сопротивление усталости пружины. Ван Jiekui и так далее. SWOSC-V, пружина OTEVA a 75SC 450 ° С азотно-углеродная сопроницаемость. Усталостные свойства пружины улучшаются. Кроме того, swohs-v высокотемпературное азотирование и дробеструйная обработка. Усталостные свойства улучшаются на 25% по сравнению с swosc-vts, обработанными только азотированием.

2.1.2 Влияние химического состава на эластичность и эластичность пружины

В дополнение к интенсивности усталости. Упругое снижение эластичности также является одним из важных эксплуатационных параметров пружины. Улучшение пружинной стойкости может быть достигнуто за счет увеличения прочности пружинной заготовки и повышения устойчивости стали к закалке.

Kawakami H и др. Обнаружено, что сталь Si.Cr-v с массовым содержанием Si, Cr и V 1,5%, 0,5% и 0,2%, соответственно, обладает хорошей эластичностью. Кроме того, при добавлении 0,01% к 0,025% N в стали могут образовываться мелкие зерна AIN, что повышает устойчивость к релаксации пружины. V-содержащая сталь будет иметь вторичное осаждение и отверждение из-за отжига V выше 450 ° C. Устойчивость к закалке повышается, а устойчивость к пружине снижается.

2.2 Качество и производительность металлургии

Количество и размер частиц неметаллических включений являются одним из наиболее важных факторов, влияющих на характеристики пружины при переменных напряжениях. Последние годы. В сталеплавильном производстве широко используется вторичная металлургия и другие процессы для производства пружинной стали, так что массовая доля кислорода в стали составляет менее 15 х10-6, что снижает содержание неметаллических включений в усталостных свойствах, изменяет морфологию и размер частиц включений и увеличивает предел усталости пружины. Обычно используемые процессы плавки включают рафинирование электропечи и переработку конвертера или конвертера. Печь рафинирования электрической печи может улучшить чистоту стали, и процесс рафинирования печи может быть добавлен на основе плавки электрической печи. Целью OT рафинирования является уменьшение количества включений в стали, снижение уровня включений, точная настройка состава стали (C, Mn, Si, Cr и т. Д.) И удаление вредных элементов (таких как S, P и т. Д.) В стали. Переработка конвертеров и конвертеров может уменьшить количество примесей и примесей, вызванных отходами, повысить чистоту сырья из пружинной стали, а также меры по рафинизации печи могут производить высококачественную пружинную сталь. Сравнивая эти два, первый может контролировать содержание кислорода до 21 рнг/м3, но содержание азота достигает 75 ~ даже после вакуумной обработки. 150 мг/м3, в то же время содержание примесных элементов высокое, плавка конвертера, из-за небольшого количества металлолома, добавленного при использовании доменного чугуна, повышается чистота расплавленной стали, а содержание азота можно контролировать ниже 38 мг/м3. В настоящее время сырье, импортируемое Китаем из Японии и Германии, используется для плавки конвертеров. Производство сверхчистой пружинной стали-это технология плавки, разработанная в соответствии с потребностями клапанной пружины автомобильного двигателя. Максимальный размер (или толщина) включений после сверхчистой плавки пружинной стали составляет менее 15 мкм и распределяется диффузно. Таким образом, влияние включения на усталостный срок службы пружины сводится к минимуму, достигая безвредности включений стальной проволоки и улучшая характеристики стали.

2.3 Качество и производительность поверхности

В стальной проволоке дефекты поверхности серьезно влияют на качество стальной проволоки, снижая усталостный срок службы стальной проволоки. Эти дефекты в основном включают царапины, трещины, складки и ямы. Их присутствие вызывает концентрацию напряжений, что увеличивает фактическое напряжение на поверхности и создает начальную точку усталостного разрушения. Следовательно, необходимо устранить поверхностные дефекты, чтобы продлить срок службы в условиях высоких напряжений. Чтобы улучшить качество поверхности пружины, люди приняли различные меры, такие как шлифование стальных заготовок, низкотемпературная прокатка (для уменьшения обезуглероживания), контроль охлаждения после прокатки и т. Д., Очищенные или полированные рулонные материалы могут удалять трещины и обезуглероживающие слои, чтобы получить гладкую поверхность; неразрушающий тест на дефекты, вызванные дефектами глубины растяжения или дефектами царапин, вызванными погрузкой и разгрузкой, должны быть идентифицированы и отмечены выше заданных глубин дефектов, чтобы их можно было легко отбирать при свернутых пружинах, некоторые пружины также электролитически полируются для дальнейшего улучшения Качество поверхности пружины.

2.4 Форма и характеристики сечения провода

В дополнение к термической обработке, процессу изготовления пружин и другим аспектам исследования формы поперечного сечения пружинной стальной проволоки проводились в течение многих лет. Внутреннее кольцо сжатой спиральной пружины, изготовленное из проволоки круглого сечения, в радиальном направлении подвергается максимальному напряжению сдвига, а окружность по окружности быстро уменьшается, что приводит к очень плохому распределению напряжений. Таким образом, круглое поперечное сечение не является идеальным и не позволяет материалу полностью реализовать свой потенциал. Эллиптическое сечение также не вызвало большего интереса, затем были предложены и улучшены полукруглые и полуэллиптические сечения, и теперь стальная проволока такого сечения лучше применяется к пружине клапанов. Это поперечное сечение позволяет избежать максимального пика напряжения во внутреннем круге, и кривая распределения напряжений имеет тенденцию быть плоской, но все еще существуют различия в окружающих напряжениях. Другое преимущество овального поперечного сечения состоит в том, что его высота меньше круглого сечения, что увеличивает число активных катушек и делает пружину более гибкой при тех же напряжениях, чем пружина с круглым сечением. Различные комбинации коротких и длинных осей и овальных краев, обращенных внутрь или наружу, могут обеспечивать различные преимущества с точки зрения напряжения или отклонения. Поэтому необходимо продолжать поиск оптимального поперечного сечения. Внутренний спрос на клапанные пружины из проволоки овального сечения также увеличивается с каждым годом.

2.5 Оборудование для кондиционирования масла, производственный процесс и производительность

Масляная закалка и закалка являются наиболее важными процессами производства масляной закалки и закалки пружинной стальной проволоки, которые определяют конечную организацию и производительность пружинной стальной проволоки. В последние годы оборудование для закалки и закалки нефти и технологии производства прошли следующие этапы.

2.5.1 Технология нагрева При производстве пружинной стальной проволоки выбор разумной технологии нагрева является основной гарантией получения хорошей изогнутой ткани. В настоящее время основными технологиями нагрева являются технология нагрева трубчатой печи и технология индукционного нагрева.

(1) Технология нагрева в трубчатой печи: Преимущество нагрева в трубчатой печи заключается в том, что процесс стабилен и прост в управлении, потребление энергии невелико, а исходная ткань сырья обладает сильной адаптивностью, но занимает большую площадь. В настоящее время трубчатая печь использует подвесную пружинную стальную проволоку японской Sugita и шведскую пружинную стальную проволоку клапана.

(2) Технология индукционного нагрева: Пружинная стальная проволока, производимая индукционным нагревом, имеет преимущества высокой степени интеграции оборудования, меньшей площади, высокой скорости нагрева и т. Д., Но его частота применения, скорость подачи, температура нагрева закалки, теплоизоляция, закалка, температура отпуска, выбор охлаждающей среды после отпуска чрезвычайно важен. В настоящее время определенные результаты были также достигнуты в исследованиях технологии индукционного нагрева. Ли Шулян и другие изучили два метода и состав системы контроля температуры индукционного нагрева. Установив разумную математическую модель и контроль с замкнутым контуром, было обнаружено, что система контроля температуры может сэкономить сырье, равномерное тепло и снизить трудоемкость. Благодаря преобразованию оборудования для индукционного нагрева, Ли Гуйцянь и другие достигли тонкого зерна, улучшили организацию, уменьшили напряжение, улучшили производительность продукта, снизили потребление энергии и значительно улучшили механические характеристики продукта. Кроме того, через процесс обсуждается частота источника питания оборудования индукционного нагрева. Xiaojin и другие разработали высокий коэффициент мощности, большую норму регулируемой мощности, низкие потери при переключении, высокую эффективность выхода, простую структуру питания: источник индукционного нагрева с сильной способностью к помехам.

В дополнение к двум технологиям нагрева, упомянутым выше, существуют также технологии нагрева, которые также используются для производства закалки и закалки пружинной стальной проволоки. Мы быстро нагреваем технологию с электрическим Контакты. Однако после термической обработки стальной проволоки получают ультратонкие зерна, а изогнутые ткани при отпуске тоньше. Су Деда и другие обнаружили, что стальная проволока 4Cr13, которую мы быстро нагреваем, градуированным маслом и непрерывно обрабатываем с помощью электрического Контакты, должна быть 1070 ~ 1200 ℃ масло закалить. Используя самодельное электрическое Контакты, мы испытали проволоку 4Cr13 из масляной закалки для быстрого нагрева оборудования для непрерывного закалки масла, и эффект его использования хороший. Технология электронного луча или лазерного нагрева. Он обладает характеристиками чрезвычайно быстрой скорости нагрева, высокой температуры фазового перехода, чрезвычайно короткого времени аустенизации и чрезвычайно быстрого времени охлаждения при закалке. Лю Ли и другие изучили закалку поверхности лазерного нагрева и обнаружили, что износостойкость стали после лазерного нагрева и закалки была значительно выше, чем у стали без лазерной обработки, а зерна обработанной стали были значительно более тонкими.

2.5.2 Метод закалки

В настоящее время в процессе производства пружинной проволоки закалка свинцовой ванны является одним из наиболее часто используемых методов закалки. Кроме того, есть также печь для сжигания частиц жидкости.

Хотя закалка свинцовой ванны низкая и ее легко производить, ее загрязнение является более серьезным. Печь для псевдооплавких частиц-это высокоэффективная, энергосберегающая, не загрязняющих окружающую среду, гибкая печь для термической обработки. Его применению и развитию уделяется все больше внимания.

III. Выводы

В этой статье в основном описывается состояние разработки закалки пружинной стальной проволоки для автомобилей с точки зрения химического состава, качества металлургии, формы поперечного сечения, качества поверхности и процесса термообработки. Таким образом, разработка и производство пружинной стальной проволоки начинается с сырья, прежде всего для контроля химического состава стали и разработки новых марок стали для удовлетворения растущего спроса на качество пружинной стальной проволоки с высокой производительностью. Во-вторых, улучшить чистоту стали и обеспечить равномерную прокаливаемость стали. В-третьих, улучшить качество и размер поверхности, исследовать новые формы поперечного сечения для обеспечения производительности и срока службы пружины и, наконец, разработать и использовать современное оборудование для закалки и процесс закалки проволочного масла, чтобы соответствовать требованиям развития высокопроизводительного производства пружин.