[发明专利]一种用于卷制轻载荷模具弹簧的异型钢丝的制备工艺

说明书

本发明公开一种用于卷制轻载荷模具弹簧的异型钢丝的制备工艺，涉及金属制品技术领域。本发明中所述异型钢丝的截面为仿梯形截面，两腰是关于中心轴对称的两条直线，上底边是与两腰均相切的圆弧线，下底边为直线，且下底边与两腰的拐角处均采用过渡圆弧连接。本发明一方面对异型钢丝的截面进行了优化处理，另一方面对制备工艺做出了改进，大大提高了异型钢丝的综合力学性能，同时也避免钢丝表面划伤、提高了钢丝的表面质量，而且成本低、通用性强，为后续使用异型钢丝来卷制轻载荷模具弹簧的弹簧制造企业提供了一种易卷制、品质高、废品少的弹簧钢丝材料。

技术领域

本发明涉及金属制品技术领域，更具体讲涉及一种用于卷制轻载荷模具弹簧的异型钢丝的制备工艺。

背景技术

随着中国经济改革的不断深入，工业产品升级成为必然选择，而作为中国制造业基础的金属制品行业亦是如此。目前，国内普通异型线材产能过剩、价格走低，但高品异型质线材却仍然需要进口，大而不强已经成为我国金属制品行业发展的明显特征，因此高端异型复杂断面的钢丝生产技术问题亟需解决。至今为止，国内金属制品厂家所生产的轻载荷模具弹簧用异型钢丝的截面主要为梯形。梯形钢丝的截面设计难点在于：既要考虑梯形钢丝在卷制过程中的受力均衡和变形预留量，还要保证卷制成弹簧后弹簧钢丝的截面尽可能接近矩形，这样才能保证弹簧具有最大的变形能。梯形钢丝的生产制作难点在于：如果梯形钢丝以软态（退火态） 交货、卷制弹簧后再进行热处理，则弹簧容易变形而产生废品；如果梯形钢丝经热处理后以油淬火-回火态交货，卷制弹簧时非常容易出现断裂现象，导致卷簧失败甚至损坏卷簧设备。

针对上述技术问题，也有不少钢丝生产厂家尝试设计和生产近似梯形截面的钢丝，如图1所示的传统代表结构一和如图2所示的传统代表结构二。传统代表结构一的钢丝截面为略带圆弧的等腰梯形，即梯形的上底、下底和两腰均是半径较大的圆弧线，且四段圆弧之间的拐角处也是过渡圆弧连接；虽然传统代表结构一的钢丝截面充分考虑了卷制过程中钢丝的受力均衡和变形预留量，但是由于钢丝截面中圆弧段过多，一方面是模具的制作难度大、成本高，另一方面是实际生产的成品钢丝截面与设计截面的误差较大，难以保证卷制成弹簧后弹簧钢丝的截面接近矩形，实用性和通用性较差、难于推广。传统代表结构二的钢丝截面是上底为半圆形、下底为三角形外凸、两腰为直线的近似梯形；虽然传统代表结构二的钢丝截面可以避免在卷制弹簧时因挤压受力造成钢丝截面向内部凹陷，但是由于下底的三角形外凸是非连续圆弧过渡，受力变形时极易出现应力集中，不利于弹簧的卷制。因此，用于卷制轻载荷模具弹簧的异型钢丝的截面有待于进一步优化处理，截面优化后的梯形钢丝需要满足在卷制过程中受力均衡和在卷制成弹簧后的截面尽可能接近矩形，这样才能保证卷制成的弹簧具有最大的变形能。

同时，为保证截面优化后的梯形钢丝能够顺利生产、容易卷制成弹簧、不易断裂、废品少，还需要设计配套的制备工艺。传统的制备工艺（以CN100395482公开的制备工艺为例）:制备工艺包括预制模具、初轧、铅淬火、二道轧制、模拉、淬火、回火等工艺步骤。其中，在预制模具之前，还需要根据给定的参数计算出梯形钢丝截面的上、下底边和腰所对应的圆弧半径，进而确定下来钢丝的截面形状，然后才能以此来预制轧制模具和模拉模具；通过模拉的方式成型，一方面是模拉模具的制作难度大、成本高、周期长、通用性差，另一方面模拉时钢丝表面极易出现划伤缺陷，严重影响钢丝表面质量。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供的一种用于卷制轻载荷模具弹簧的异型钢丝的制备工艺。本发明通过对异型钢丝的截面优化和对制备工艺的改进，大大提高了异型钢丝的综合力学性能，避免钢丝表面划伤、提高了钢丝的表面质量，而且成本低、通用性强，为后续使用异型钢丝来卷制轻载荷模具弹簧的弹簧制造企业提供了一种易卷制、品质高、废品少的弹簧钢丝材料。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的一种用于卷制轻载荷模具弹簧的异型钢丝的截面为仿梯形截面，两腰是关于中心轴对称的两条直线，上底边是与两腰均相切的圆弧线，下底边为直线，且下底边与两腰的拐角处均采用过渡圆弧连接。