專利名稱：螺旋彈簧的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在例如車(chē)輛的懸架機(jī)構(gòu)等中使用的螺旋彈簧的制造方法，尤其涉及一種噴丸處理?xiàng)l件。
背景技術(shù)：
目前，已知一種方法通過(guò)對(duì)螺旋彈簧進(jìn)行噴丸處理，在表面附近產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力以提高疲勞強(qiáng)度。在日本專利特開(kāi)2000-345238號(hào)公報(bào)或日本專利特開(kāi)2008-106365號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了一種多階段噴丸處理。在多階段噴丸處理中，將噴丸處理分為多次來(lái)加以執(zhí)行。另外，作為用于在從彈簧表面到較深位置的范圍中產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力的方法，也已知有加載狀態(tài)噴丸強(qiáng)化、溫?zé)釃娡杼幚?熱噴丸處理)。在加載狀態(tài)噴丸強(qiáng)化中，在將螺旋彈簧壓縮后的狀態(tài)下，噴射出噴丸。在溫?zé)釃娡杼幚碇?，在將螺旋彈簧加熱?50°C左右的狀態(tài)下，噴射出噴丸。專利文獻(xiàn)1 日本專利特開(kāi)2000-345238號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本專利特開(kāi)2008-106365號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題上述加載狀態(tài)噴丸強(qiáng)化需要用于對(duì)螺旋彈簧進(jìn)行壓縮的設(shè)備。而且，由于在將螺旋彈簧壓縮后的狀態(tài)下噴射出噴丸，因此，彈簧鋼絲間的間隔變得狹小。因此，存在噴丸不易撞擊到螺旋彈簧的內(nèi)側(cè)、彈簧鋼絲間這樣的問(wèn)題。由于上述溫?zé)釃娡杼幚碓诓荒芮‘?dāng)?shù)乇３譁囟葧r(shí)不能獲得期望的殘余應(yīng)力分布，因此，溫度的管理是困難的。另一方面，也考慮了通過(guò)在彈簧鋼中添加特定的合金成分來(lái)提高螺旋彈簧的疲勞強(qiáng)度。然而，包含特殊的合金成分的彈簧鋼價(jià)格貴，從而成為螺旋彈簧的成本升高的原因。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能通過(guò)兩階段的噴丸處理來(lái)進(jìn)一步提高疲勞強(qiáng)度的螺旋彈簧的制造方法。解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案本發(fā)明的螺旋彈簧的制造方法包括第一噴丸處理工序；以及在該第一噴丸處理工序之后進(jìn)行的第二噴丸處理工序。在上述第一噴丸處理工序中，使第一噴丸以第一噴射速度撞擊到彈簧鋼絲，以產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力，從而在上述彈簧鋼絲的內(nèi)部產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力極值部。在上述第二噴丸處理工序中，使第二噴丸以比上述第一噴射速度慢的第二噴射速度且以比上述第一噴丸的動(dòng)能小的動(dòng)能撞擊到上述彈簧鋼絲。通過(guò)該第二噴丸處理工序來(lái)使靠近表面的部分的壓縮殘余應(yīng)力增加得比上述壓縮殘余應(yīng)力極值部大。在本發(fā)明中，上述第二噴丸的尺寸也可比上述第一噴丸的尺寸小?；蛘撸鲜龅诙娡璧某叽缫部膳c上述第一噴丸的尺寸相同。不論哪一種情況，都通過(guò)使第二噴丸的噴射速度比第一噴丸的噴射速度小(慢)來(lái)使第二噴丸的動(dòng)能比第一噴丸的動(dòng)能小。另外，還可在150 350°C的處理溫度下進(jìn)行上述第一噴丸處理工序和上述第二噴丸處理工序。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)因第一噴丸以高速撞擊而產(chǎn)生的高動(dòng)能的第一噴丸處理工序和因第二噴丸以低速撞擊而產(chǎn)生的低動(dòng)能的第二噴丸處理工序，能獲得對(duì)提高螺旋彈簧的疲勞強(qiáng)度更有效的壓縮殘余應(yīng)力的分布。另外，在第二噴丸處理工序中，能將葉輪的轉(zhuǎn)速降低得比第一噴丸處理工序低，因此，能減小噪聲和振動(dòng)及耗電量。


圖1是包括本發(fā)明一實(shí)施方式的螺旋彈簧的汽車(chē)的局部側(cè)視圖。圖2是圖1所示的螺旋彈簧的立體圖。圖3是表示圖2所示的螺旋彈簧的制造工序的一例的流程圖。圖4是表示圖2所示的螺旋彈簧的制造工序的另一例的流程圖。圖5是表示本發(fā)明實(shí)施例1的壓縮殘余應(yīng)力分布的圖表。圖6是表示本發(fā)明實(shí)施例2及比較例的壓縮殘余應(yīng)力分布的圖表。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明一實(shí)施方式的螺旋彈簧及其制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖1所示的車(chē)輛10的懸架機(jī)構(gòu)11包括螺旋彈簧12和減震器13。在圖2所示的螺旋彈簧12中，彈簧鋼絲20成形為螺旋形。該螺旋彈簧12在沿軸線X方向被壓縮的狀態(tài)下彈性地支承車(chē)輛10的負(fù)載。螺旋彈簧12的一例是圓筒螺旋彈簧。彈簧鋼絲20的線徑d(圖2所示)的一例為12.5mm。平均線圈直徑D為110. 0mm，自由長(zhǎng)度(無(wú)負(fù)載時(shí)的長(zhǎng)度)為382mm，有效卷數(shù)為5. 39，彈簧常數(shù)為33. 3N/mm。螺旋彈簧12的線徑為8 21mm是主流的，但也可以是除此以外的線徑。另外，還可以是桶形螺旋彈簧、鼓形螺旋彈簧、錐形螺旋彈簧、不等節(jié)距螺旋彈簧、負(fù)載軸控制螺旋彈簧等各種形式的螺旋彈簧。[實(shí)施例1]彈簧鋼絲20的鋼種是高耐腐蝕性彈簧鋼(在本說(shuō)明書(shū)中，為了方便而稱為彈簧鋼S)。彈簧鋼S是提高了耐腐蝕性的鋼種，化學(xué)成分(質(zhì)量％ )為C :0. 41、Si 1. 73、Mn 0. 17, Ni 0. 53, Cr :1. 05, V :0. 163, Ti :0. 056, Cu :0. 21，其余成分為 Fe。圖3表示高溫成形螺旋彈簧的制造工序。在加熱工序Sl中，螺旋彈簧的材料即彈簧鋼絲被加熱到奧氏體化溫度(A3相變點(diǎn)以上，1150°C以下)。被加熱后的彈簧鋼絲在彎曲工序(卷繞工序)S2中被彎曲成螺旋形。然后，進(jìn)行淬火工序S3和回火工序S4等熱處理。通過(guò)上述熱處理，對(duì)彈簧鋼絲進(jìn)行調(diào)質(zhì)以使硬度變?yōu)?0 56HRC。在例如設(shè)計(jì)最大應(yīng)力為1300MPa的螺旋彈簧中，進(jìn)行調(diào)質(zhì)以使硬度達(dá)到54. 5HRC。在設(shè)計(jì)最大應(yīng)力為 1200MPa的螺旋彈簧中，進(jìn)行調(diào)質(zhì)以使硬度達(dá)到53. 5HRC。此外，在熱定形工序S5中，對(duì)螺旋彈簧施加規(guī)定時(shí)間的軸線方向的負(fù)載。利用上述熱處理后的余熱，在溫?zé)岘h(huán)境下進(jìn)行熱定形工序S5。然后，進(jìn)行第一噴丸處理工序S6。在第一噴丸處理工序S6中，使用噴丸尺寸(顆粒直徑)為1.0mm的第一噴丸(鐵制的切割線)。在230°C的處理溫度下，以速度為76. 7m/ sec (葉輪轉(zhuǎn)速2300rpm)、動(dòng)能為12. 11 X 10_3J的條件將該第一噴丸噴射到彈簧鋼絲。
噴丸的噴射速度是將由噴丸處理裝置的葉輪的直徑和轉(zhuǎn)速求出的圓周速度乘以1.3倍后的值。例如，在葉輪直徑為490mm、葉輪轉(zhuǎn)速為2300rpm的情況下，噴射速度為 1. 3X0. 49X3. 14X2300/60 = 76. 7m/sec。在第一噴丸處理工序S6中，使第一噴丸以高速的第一噴射速度撞擊到彈簧鋼絲。 因此，可利用具有較高動(dòng)能的第一噴丸在從彈簧鋼絲的表面至深度方向較深的區(qū)域中產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力。第一噴丸處理工序S6處理后的彈簧鋼絲的表面粗糙度處于75 μ m以下是較為理想的。在進(jìn)行完第一噴丸處理工序S6之后，進(jìn)行第二噴丸處理工序S7。在第二噴丸處理工序S7中，使用比上述第一噴丸小的第二噴丸。第二噴丸的噴丸尺寸(顆粒直徑)為 0. 67mm。在200°C的處理溫度下，以速度為46m/sec (葉輪轉(zhuǎn)速1380rpm)、動(dòng)能為1. 31 X 10_3J 的條件將該第二噴丸噴射到彈簧鋼絲。這樣，在實(shí)施例1中，使在第二噴丸處理工序S7中所使用的第二噴丸的動(dòng)能比在第一噴丸處理工序S6中所使用的第一噴丸的動(dòng)能小。而且，使第二噴丸的噴射速度比第一噴丸的噴射速度小(慢)。作為使第二噴丸的噴射速度比第一噴丸的噴射速度小的方法，例如可通過(guò)逆變器控制來(lái)改變用于使葉輪旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?；蛘?，也可使配置于電動(dòng)機(jī)與葉輪之間的減速機(jī)構(gòu)的減速比變化。表1是對(duì)噴丸處理?xiàng)l件的噴丸的動(dòng)能進(jìn)行比較后的數(shù)據(jù)。若噴丸尺寸較大，則即便噴射速度相同，動(dòng)能也會(huì)變大。例如，噴丸尺寸為Imm的大粒噴丸與尺寸為0. 87mm的噴丸進(jìn)行比較，其動(dòng)能是尺寸為0. 87mm的噴丸的動(dòng)能的大致1. 5倍。噴丸尺寸為1. Imm的大粒噴丸與尺寸為0. 87mm的噴丸進(jìn)行比較，其動(dòng)能是尺寸為0. 87mm的噴丸的動(dòng)能的大致 2倍。相反地，噴丸尺寸為0. 67mm的小粒噴丸與尺寸為0. 87mm的噴丸進(jìn)行比較，若噴射速度相同，則其動(dòng)能是尺寸為0. 87mm的噴丸的動(dòng)能的一半以下。對(duì)于噴丸尺寸為0. 4mm的噴丸，與尺寸為0. 67mm的噴丸進(jìn)行比較，即便使其噴射速度是尺寸為0. 67mm的噴丸的噴射速度的大致2倍，其動(dòng)能也較小。[表 1]
權(quán)利要求
1.一種螺旋彈簧的制造方法，包括第一噴丸處理工序(S6)；以及在該第一噴丸處理工序(S6)之后進(jìn)行的第二噴丸處理工序(S7)，其特征在于，在所述第一噴丸處理工序(S6)中，使第一噴丸以第一噴射速度撞擊到彈簧鋼絲00)， 以產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力，從而在所述彈簧鋼絲OO)的內(nèi)部產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力極值部(T3)，在所述第二噴丸處理工序(S7)中，使第二噴丸以比所述第一噴射速度慢的第二噴射速度且以比所述第一噴丸的動(dòng)能小的動(dòng)能撞擊到所述彈簧鋼絲(20)，從而使靠近表面的部分的壓縮殘余應(yīng)力增加得比所述壓縮殘余應(yīng)力極值部CH)大。
2.如權(quán)利要求1所述的螺旋彈簧的制造方法，其特征在于， 所述第二噴丸的尺寸比第一噴丸的尺寸小。
3.如權(quán)利要求1所述的螺旋彈簧的制造方法，其特征在于， 所述第二噴丸的尺寸與第一噴丸的尺寸相同。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的螺旋彈簧的制造方法，其特征在于，所述第一噴丸處理工序(S6)和所述第二噴丸處理工序(S7)是在150 350°C的處理溫度下進(jìn)行的。
全文摘要
一種螺旋彈簧的制造方法，對(duì)彈簧鋼絲(20)進(jìn)行第一噴丸處理工序(S6)和第二噴丸處理工序(S7)。在第一噴丸處理工序(S6)中，使第一噴丸以第一噴射速度噴射到彈簧鋼絲(20)。利用該第一噴丸的較高的動(dòng)能，在從彈簧鋼絲(20)的表面到較深位置的范圍中產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力。在第二噴丸處理工序(S7)中，第二噴丸以比第一噴丸慢的第二噴射速度被噴射出。第二噴丸的動(dòng)能比第一噴丸的動(dòng)能小。利用該第二噴丸的較低的動(dòng)能來(lái)增加靠近彈簧鋼絲(20)表面的部分的壓縮殘余應(yīng)力。
文檔編號(hào)B24C1/10GK102458767SQ201080027429
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月17日
發(fā)明者上杉基, 丹下彰, 久野陽(yáng)介, 岡田秀樹(shù) 申請(qǐng)人:日本發(fā)條株式會(huì)社