冷拔钢丝的热处理是先对材料进行淬火+中温回火,获得回火托氏体组织,成形后进行低于150℃去除应力回火。热轧弹簧钢的热处理是热成形后的弹簧,可在830~890℃加热后油淬火、400~480℃回火,获得回火托氏体组织。如果弹簧钢丝直径太大(>15mm)、板材太厚(>8mm),会出现淬不透现象,结果弹性极限下降,疲劳强度降低。弹簧在服役时承受的弯曲应力、旋转应力在表面,故它的表面状态非常重要。热处理时的氧化脱碳是预防的重点,加热时要严格控制炉内气氛,尽量缩短加热时间。弹簧经热处理后,一般要进行喷丸处理,使表面强化并在表面产生残余压应力,以提高疲劳强度。强力喷丸技术是将高速弹丸喷射到弹簧表面,使表面层在弹丸的冲击作用下发生塑性变形,由此产生强化及表面压应力,使弹簧的抗疲劳性能及耐应力腐蚀能力均得到改善的方法。强力喷丸在弧高值为0.15-0.60mmA时,可以改善表面粗糙度值>4μm的表面质量,延长。
近年来,弹簧的有限元设计方法已进入了实用化阶段,出现了不少有实用价值的报告,如螺旋角对弹簧应力的影响;用有限元法计算的应力和疲劳寿命的关系等。图1-8所示为用现行设计方法计算和有限元法解析应力的比较。对相同结构的弹簧,在相同载荷作用下,从图中可以看出,有效圈少的或螺旋角大的高应力弹簧的应力,两种方法得出的结果差别比较大。这是因为随着螺旋角的大,加大载荷偏心,使弹簧外径或横向变形较大,因而应力比较大。用现行的设计计算方法不能确切地反映,而有限元法则能较为确
切地反应出来。
2、弹簧制造过程的特征
弹簧热处理后质量的判别主要是弹簧的寿命,从性能的角度考虑时需要调整弹性参数与韧性参数的平衡;性能与弹簧钢的淬透性有密切关系。目前弹簧制造方法采用钢材和工艺路线的不同可分为三类。其一采用冷轧钢带和冷拔钢丝、冷卷成型,经淬火回火或低温回火;其二采用热轧不退火钢材,热成形后,进行淬火回火,一般板簧及大型卷簧的制造都采用此方法;其三采用热轧退火钢材,冷卷成型,除应力整型后,再加热淬火和回火热处理,一般钢丝直径在6-12mm的中型卷簧。弹簧钢的热处理可分冷拔钢丝的热处理和热轧弹簧钢的热处理。