技术领域
[0001] 本
发明属于制造工艺，具体涉及一种
弹簧垫圈制造工艺。
背景技术
[0002] 弹簧垫圈是应用最广泛的减震、缓冲、防脱落的零部件之一。根据应用领域不同，弹簧垫圈的材料也不同。大部分的应用情况不需要弹簧垫圈具备特殊性能，因此大多选用50CrVA、60Si2MnA或者其他
合金，其制造工艺已经比较成熟。
[0003] 但是在
核反应堆上使用的弹簧垫圈情况比较特殊，具体体现在：1.核反应堆对安全的要求很高，因此弹簧垫圈不能只起到减震、缓冲等作用，还需要其具备补充材料间的热胀差的功能。2.核反应堆需要考虑极端情况下抗冲击的能
力，要求弹簧垫圈承受较大交变
载荷长久工作。3.假设核反应堆出现事故，弹簧垫圈还需要能够长时间承受高温。
[0004] 经过相关领域科研人员的研发和协调，最终确定使用镍基
高温合金GH4169作为核级弹簧垫圈的原始材料。但是由于该材料硬度大，
变形不易，且需要根据核级需要进行
热处理，因此现有的弹簧垫圈制造方法无法针对镍基高温合金GH4169使用。
发明内容
[0005] 本发明针对
现有技术缺陷，提供一种弹簧垫圈制造工艺。
[0006] 本发明的技术方案是：一种弹簧垫圈制造工艺，包括下述步骤：
[0008] 冲压包括：
定位孔冲压、内圆冲压、外圆冲压和碟形面冲压，
[0009] 步骤二：时效热处理
[0010] 对冲压得到的弹簧垫圈进行时效热处理，
[0011] 采用高温
真空热处理炉进行时效热处理，真空度优于1.33×10-2Pa，[0012] 首先将弹簧垫圈加热，加热速度为150℃/h～180℃/h，当
温度达到710℃～730℃时停止升温；然后在710℃～730℃的温度范围内保温8～9h；第三步，以35℃/h～75℃/h的速度降温，直到温度降低到610℃～630℃；第四步，在610℃～630℃的温度范围内保温8～9h；第五步，以35℃/h～75℃/h的速度降温，降温到380℃～420℃；第六步，冲入氩气，氩气压力为0.08～0.09MPa，并冷却；第七步，当温度小于等于120℃时，将弹簧垫圈放置在室温环境自然冷却，
[0013] 步骤三：常温强压处理
[0014] 进行5次常温强压处理，每次都对弹簧垫圈施加2100N的负荷力，保持30～60秒，[0015] 步骤四：热强压处理
[0016] 1)将弹簧垫圈装在螺杆上，弹簧垫圈内径与螺杆直径的配合间隙控制在0.2～0.3mm，装载数量5～15片，装载时，弹簧垫圈正、反相对顺序放置，
[0017] 2)对弹簧垫圈施加压力，保证施加压力后每个弹簧垫圈的高度为0.93～0.95mm，[0018] 3)将装好的弹簧垫圈放入热处理炉中，进行热处理，热处理工艺为：第一次升温至300℃，保温6h；降温至室温后进行第二次升温；第二次升温至250℃，保温6h。
[0019] 如上所述的一种弹簧垫圈制造工艺，其中，所述的步骤一中，
[0020] 定位孔冲压：在带材两端冲压定位孔，定位孔以两个为一组，同组定位孔位于带材两端，相邻组别的定位孔之间的距离相同，
[0021] 该定位孔用于后续工艺的定位，
[0022] 内圆冲压：使用内孔冲头进行内圆冲压，将多余的圆形部分冲压掉，形成一个圆孔，该圆孔是弹簧垫圈的圆孔，
[0023] 外圆冲压：使用外圆冲头进行外圆冲压，按照弹簧垫圈外圆的尺寸进行冲压，冲压掉的圆环就是弹簧垫圈的雏形，冲压完成后将冲压出来的圆环再放置回原
位置，[0024] 碟形面冲压：用碟形面凸模进行碟形面冲压，将圆环形的弹簧雏形冲压成弹簧垫圈的形状，所述的碟形面凸模的形状与要生产的弹簧垫圈的形状相匹配。
[0025] 如上所述的一种弹簧垫圈制造工艺，其中，所诉的外圆冲压按照下述过程进行：在带材上方设置外圆冲头，在带材下方外圆冲头对应的位置设置顶料
块，在顶料块下方设置弹簧，冲压时，用外圆冲头向下冲压，冲压出圆环形的弹簧雏形，该圆环形的弹簧雏形被压到顶料块上，当外圆冲头回位时，顶料弹簧将顶料块定回原位，因而被冲压掉的圆环形的弹簧雏形也就被顶回原位。。
[0026] 本发明的显著效果是：1.自动化，效率高。操作人员只需将GH419带材通过送料器送进模具，模具一次完成全部冲压成型工艺。2.成本低，特别适合小批量生产。只需一套结构简单的冲压模具即可完成弹簧垫圈的冲压工艺，操作简单，成本低廉。3.灵活多变，适用性强。只需要更换一套冲头和凹模，即可适用于不同规格的弹簧垫圈的加工，特别适用于多种类小批量弹簧垫圈的生产以及科研任务。4.产品尺寸
精度高。该模具采取精冲模设计结构，产品成形精度较高，成形后弹簧内、外直径以及
同轴度、平行度等重要尺寸精度能达到0.02mm。5.可改造性强。在该
级进模基础上，并排增加冲头数量，可实现批量弹簧垫圈的规模化生产，且单个凸、凹模独立运行，方便维修和更换。
附图说明
[0027] 图1是本
申请弹簧垫圈制造工艺的工作过程示意图；
[0028] 图2是被加工条带在不同步骤加工情况的示意图；
[0029] 图3是时效热处理时间温度曲线图；
[0030] 图4是强压处理的曲线图。
[0031] 图中：1.起始端、2.带材、3.定位冲孔、4.内孔冲头、5.外圆冲头、6.碟形面凸模、7.弹簧垫圈、8.碟形面凹模、9.顶料弹簧、10.顶料块。
具体实施方式
[0032] 一种弹簧垫圈制造工艺，包括下述步骤：
[0033] 步骤一：冲压
[0034] 冲压包括：定位孔冲压、内圆冲压、外圆冲压和碟形面冲压。
[0035] 定位孔冲压：在带材两端冲压定位孔，定位孔以两个为一组，同组定位孔位于带材两端，相邻组别的定位孔之间的距离相同。
[0036] 该定位孔用于后续工艺的定位。
[0037] 内圆冲压：使用内孔冲头进行内圆冲压，将多余的圆形部分冲压掉，形成一个圆孔，该圆孔是弹簧垫圈的圆孔。
[0038] 外圆冲压：使用外圆冲头进行外圆冲压，按照弹簧垫圈外圆的尺寸进行冲压，冲压掉的圆环就是弹簧垫圈的雏形，冲压完成后将冲压出来的圆环再放置回原位置。
[0039] 外圆冲压按照下述过程进行：在带材上方设置外圆冲头，在带材下方外圆冲头对应的位置设置顶料块，在顶料块下方设置弹簧。冲压时，用外圆冲头向下冲压，冲压出圆环形的弹簧雏形，该圆环形的弹簧雏形被压到顶料块上，当外圆冲头回位时，顶料弹簧将顶料块定回原位，因而被冲压掉的圆环形的弹簧雏形也就被顶回原位。
[0040] 碟形面冲压：用碟形面凸模进行碟形面冲压，将圆环形的弹簧雏形冲压成弹簧垫圈的形状。
[0041] 所述的碟形面凸模的形状与要生产的弹簧垫圈的形状相匹配。
[0042] 步骤二：时效热处理
[0043] 对冲压得到的弹簧垫圈进行时效热处理。
[0044] 采用高温真空热处理炉进行时效热处理，真空度要求优于1.33×10-2Pa。
[0045] 首先将弹簧垫圈加热，加热速度为150℃/h～180℃/h，当温度达到710℃～730℃时停止升温；然后在710℃～730℃的温度范围内保温8～9h；第三步，以35℃/h～75℃/h的速度降温，直到温度降低到610℃～630℃；第四步，在610℃～630℃的温度范围内保温8～9h；第五步，以35℃/h～75℃/h的速度降温，降温到380℃～420℃；第六步，冲入氩气，氩气压力为0.08～0.09MPa，并自然冷却；第七步，当温度小于等于120℃时，将弹簧垫圈放置在室温环境自然冷却。
[0046] 步骤三：常温强压处理
[0047] 进行5次常温强压处理，每次都对弹簧垫圈施加2100N的负荷力，保持30～60秒。
[0048] 步骤四：热强压处理
[0049] 1)将弹簧垫圈装在螺杆上，弹簧垫圈内径与螺杆直径的配合间隙控制在0.2～0.3mm，装载数量5～15片。装载时，弹簧垫圈正、反相对顺序放置，不得有连续2片同为正向或反向。
[0050] 2)对弹簧垫圈施加压力，保证施加压力后每个弹簧垫圈的高度为0.93～0.95mm。
[0051] 3)将装好的弹簧垫圈放入热处理炉中，进行热处理，热处理工艺为：第一次升温至300℃，保温6h；降温至室温后进行第二次升温；第二次升温至250℃，保温6h。
[0052] 下面给出一个具体的例子：
[0053] 需要加工的GH4169合金性，性能如表1所示：
[0054]
[0055] 表1 GH4169合金性能参数表
[0056]
[0057] 需要加工的弹簧垫圈的尺寸为外径Φ13mm，内径Φ8mm，厚度0.8mm，自由高度1.05mm～1.1mm，内外圆同轴度Φ0.05mm，两平面平行度0.06mm。
[0058] 首先将上述合金加工成宽度22mm的带材，使用80T冲床按步骤冲压，按照冲定位孔、冲内孔、冲外圆、冲碟形面的顺序自动完成整个成形过程。
[0059] 冲压形成的弹簧垫圈的相关参数如表2所示。
[0061]编号 自由高度/mm 同轴度/mm 平行度/mm
B-1 1.07 0.0068 0.0125
B-2 1.07 0.0039 0.0089
B-3 1.07 0.0083 0.0157
B-4 1.07 0.0044 0.0182
[0062] 编号 自由高度/mm 同轴度/mm 平行度/mm B-1 1.07 0.0068 0.0125 B-2 1.07 0.0039 0.0089 B-3 1.07 0.0083 0.0157 B-4 1.07 0.0044 0.0182
[0063] 时效热处理采用高温真空热处理炉进行，真空度要求优于1.33×10-2Pa，具体热处理工艺如下：以150℃/h的速率升温至720±10℃，保温8～9小时，再以55℃/h速率降至620±10℃，保温8～9小时，炉冷至400℃后冲氩快冷，120℃以下出炉。
[0064] 强压处理后弹簧垫圈的参数如表3所示。
[0065] 表3强压处理弹簧高度实测值
[0066]
[0067] 对弹簧垫圈进行压力测试得到的结果如附图4所示。强压处理过程中，发现第一次强压时，弹簧垫圈有一个很明显的屈服过程，屈服状态下，弹簧产生较大的塑性变形，弹簧力值呈现下降趋势。之后若干次压缩，弹簧的屈服极限大幅度提升，不再出现屈服情况，当弹簧经过4-5次压缩后，其高度趋于稳定，弹簧受力后也不再产生塑性变形。
[0068] 热强压处理完成后，弹簧垫圈的性能满足设计要求。
[0069] 图1对应定位孔冲压、内圆冲压、外圆冲压和碟形面冲压。图2中，带材随工作流程也会产生的四个不同形状。
