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一种自动化控制的 弹簧 垫圈的 退火控制方法

阅读：397发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种自动化控制的弹簧垫圈的退火控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种自动化控制的弹簧垫圈的退火控制方法。该方法同时采用先甲醇后氮气的退火气氛以及两段式退火工艺，使得弹簧垫圈的硬度和组织均匀性好，而且表面平整、边缘光滑，无毛刺现象。，下面是一种自动化控制的弹簧垫圈的退火控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种自动化控制的弹簧垫圈的退火控制方法，所述方法包括如下步骤：
第一步：将弹簧垫圈放入退火装置中；
第二步：向退火装置中充入甲醇；监测到退火装置内空气排完后继续充入甲醇一定时间；
第三步：进行程序升温，从室温升至750℃，然后保温，保温结束后停止充入甲醇；
第四步：进行程序降温，从750℃降至705℃，该过程中充入氮气；
第五步：705℃下保温，然后降温至650℃，降温结束后停止通入氮气，同时开始排放气体；
第六步：当炉内温度低于550℃时，取出弹簧垫圈，空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的退火控制方法，其中，所述甲醇流量为20-60cc/min。
3.根据权利要求1所述的退火控制方法，其中，所述继续充入甲醇的时间为10-60min。
4.根据权利要求1所述的退火控制方法，其中，第三步的所述升温速率为6-16℃/min。
5.根据权利要求1所述的退火控制方法，其中，第三步的所述保温时间为50-150min。
6.根据权利要求1所述的退火控制方法，其中，第四步的所述降温速率为0.1-0.9℃/min。
7.根据权利要求1所述的退火控制方法，其中，第四步的所述氮气流量为60-120cc/min。
8.根据权利要求1所述的退火控制方法，其中，第五步的所述保温时间为180-300min。
9.根据权利要求1所述的退火控制方法，其中，第五步的所述降温速率为0.5-1.5℃/min。
10.根据权利要求1所述的退火控制方法，其中，所述弹簧垫圈材料选自65Mn弹簧钢、70 弹簧钢、60Si2Mn弹簧钢；优选选自65Mn弹簧钢。

说明书全文

一种自动化控制的弹簧 垫圈的 退火控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及弹簧垫圈的退火领域，尤其涉及一种自动化控制的弹簧垫圈的退火控制方法。

背景技术

[0002] 现有在加工弹簧垫圈时，所使用的原材料通常硬度和组织不均匀。在此情况下，如果直接对其进行淬火或回火，将会导致弹簧垫圈的力学性能不佳，从而影响弹簧垫圈的使用效果。因此，弹簧垫圈的退火工艺是工艺重点，经过有效退火，弹簧垫圈不仅硬度和组织均匀性好，而且表面平整、边缘光滑，无毛刺现象。然而，现有弹簧垫圈的退火控制方法仍然不能满足上述需求。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种自动化控制的弹簧垫圈的退火控制方法。

[0004] 为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种自动化控制的弹簧垫圈的退火控制方法，所述方法包括如下步骤：第一步：将弹簧垫圈放入退火装置中；
第二步：向退火装置中充入甲醇；监测到退火装置内空气排完后继续充入甲醇一定时间；
第三步：进行程序升温，从室温升至750℃，然后保温，保温结束后停止充入甲醇；
第四步：进行程序降温，从750℃降至705℃，该过程中充入氮气；
第五步：705℃下保温，然后降温至650℃，降温结束后停止通入氮气，同时开始排放气体；
第六步：当炉内温度低于550℃时，取出弹簧垫圈，空冷至室温。

[0005] 根据本发明所述的退火控制方法，其中，所述甲醇流量为20-60cc/min。

[0006] 优选地，所述甲醇流量为25-55cc/min；更优选地，所述甲醇流量为30-50cc/min；以及，最优选地，所述甲醇流量为35-45cc/min。

[0007] 在一个具体的实施方式中，所述甲醇流量为40cc/min。

[0008] 根据本发明所述的退火控制方法，其中，所述继续充入甲醇的时间为10-60min。

[0009] 优选地，所述继续充入甲醇的时间为15-55min ；更优选地，所述继续充入甲醇的时间为20-50min；以及，最优选地，所述继续充入甲醇的时间为25-40min。

[0010] 在一个具体的实施方式中，所述继续充入甲醇的时间为30min。

[0011] 根据本发明所述的退火控制方法，其中，第三步的所述升温速率为6-16℃/min。

[0012] 优选地，第三步的所述升温速率为7-14℃/min；更优选地，第三步的所述升温速率为8-13℃/min；以及，最优选地，第三步的所述升温速率为9-12℃/min。

[0013] 在一个具体的实施方式中，第三步的所述升温速率为10℃/min。

[0014] 根据本发明所述的退火控制方法，其中，第三步的所述保温时间为50-150min。

[0015] 优选地，第三步的所述保温时间为60-140min；更优选地，第三步的所述保温时间为70-130min；以及，最优选地，第三步的所述保温时间为80-120min。

[0016] 在一个具体的实施方式中，第三步的所述保温时间为100min。

[0017] 根据本发明所述的退火控制方法，其中，第四步的所述降温速率为0.1-0.9℃/min。

[0018] 优选地，第四步的所述降温速率为0.2-0.8℃/min；更优选地，第四步的所述降温速率为0.3-0.7℃/min；以及，最优选地，第四步的所述降温速率为0.4-0.6℃/min。

[0019] 在一个具体的实施方式中，第四步的所述降温速率为0.5℃/min。

[0020] 根据本发明所述的退火控制方法，其中，第四步的所述氮气流量为60-120cc/min。

[0021] 优选地，第四步的所述氮气流量为70-110cc/min；更优选地，第四步的所述氮气流量为80-100cc/min；以及，最优选地，第四步的所述氮气流量为85-95cc/min。

[0022] 在一个具体的实施方式中，第四步的所述氮气流量为90cc/min。

[0023] 根据本发明所述的退火控制方法，其中，第五步的所述保温时间为180-300min。

[0024] 优选地，第五步的所述保温时间为200-280min；更优选地，第五步的所述保温时间为220-260min；以及，最优选地，第五步的所述保温时间为230-250min。

[0025] 在一个具体的实施方式中，第五步的所述保温时间为240min。

[0026] 根据本发明所述的退火控制方法，其中，第五步的所述降温速率为0.5-1.5℃/min。

[0027] 优选地，第五步的所述降温速率为0.6-1.4℃/min；更优选地，第五步的所述降温速率为0.8-1.2℃/min；以及，最优选地，第五步的所述降温速率为0.9-1.1℃/min。

[0028] 在一个具体的实施方式中，第五步的所述降温速率为1.0℃/min。

[0029] 根据本发明所述的退火控制方法，其中，所述弹簧垫圈材料选自65Mn弹簧钢、70 弹簧钢、60Si2Mn弹簧钢。

[0030] 优选地，所述弹簧垫圈材料选自65Mn弹簧钢和70弹簧钢。

[0031] 在一个具体的实施方式中，所述弹簧垫圈材料选自65Mn弹簧钢。

[0032] 根据本发明所述的退火控制方法，其中，采用感应加热圈进行；并使用光电高温计测量加热温度。

[0033] 与现有技术相比，本发明自动化控制的弹簧垫圈的退火控制方法同时采用先甲醇后氮气的退火气氛以及两段式退火工艺，使得弹簧垫圈的硬度和组织均匀性好，而且表面平整、边缘光滑，无毛刺现象。

具体实施方式

[0034] 下面结合实施例对本发明做进一步说明，但并不作为对本发明限制的依据。

[0035] 实施例1弹簧垫圈材料选自65Mn弹簧钢，规格为12mm。首先将弹簧垫圈放入退火装置中。然后向退火装置中充入甲醇，甲醇流量为40cc/min；监测到退火装置内空气排完后继续充入甲醇
30min。进行程序升温，从室温升至750℃，升温速率为10℃/min，然后保温100min，保温结束后停止充入甲醇。随后进行程序降温，降温速率为0.5℃/min，从750℃降至705℃，该过程中充入氮气，氮气流量为90cc/min。705℃下保温240min，然后降温至650℃，降温速率为1.0℃/min；降温结束后停止通入氮气，同时开始排放气体。当炉内温度低于550℃时，取出弹簧垫圈，空冷至室温。

[0036] 按照国家标准GB/T 94.1-2008规定的试验条件测试实施例1退火后弹簧垫圈的弹性和韧性。结果表明弹性为2.46S（S是弹簧垫圈厚度）。弹簧垫圈的硬度采用THR-150D型洛氏硬度计测定，沿着弹簧垫圈外周中线均匀地采取五个点，按照数值由小到大依次为（h1，h2，h3，h4，h5）取平均值h，并计算硬度均匀度(h5-h1)/h×100%。硬度均匀度为0.72%。毛刺现象使用TR130型触针式表面粗糙度测量仪在弹簧垫圈切口表面均匀取九个点测定，计算Ra=45μm。将垫圈夹于虎钳和扳手之间，二者距离等于垫圈外径的1/2，将扳手沿着顺时针方向缓慢扭转90°未断裂。

[0037] 实施例2弹簧垫圈材料选自65Mn弹簧钢，规格为12mm。首先将弹簧垫圈放入退火装置中。然后向退火装置中充入甲醇，甲醇流量为20cc/min；监测到退火装置内空气排完后继续充入甲醇
60min。进行程序升温，从室温升至750℃，升温速率为6℃/min，然后保温50min，保温结束后停止充入甲醇。随后进行程序降温，降温速率为0.1℃/min，从750℃降至705℃，该过程中充入氮气，氮气流量为60cc/min。705℃下保温180min，然后降温至650℃，降温速率为0.5℃/min；降温结束后停止通入氮气，同时开始排放气体。当炉内温度低于550℃时，取出弹簧垫圈，空冷至室温。

[0038] 按照国家标准GB/T 94.1-2008规定的试验条件测试实施例1退火后弹簧垫圈的弹性和韧性。结果表明弹性为2.17S（S是弹簧垫圈厚度）。弹簧垫圈的硬度采用THR-150D型洛氏硬度计测定，沿着弹簧垫圈外周中线均匀地采取五个点，按照数值由小到大依次为（h1，h2，h3，h4，h5）取平均值h，并计算硬度均匀度(h5-h1)/h×100%。硬度均匀度为1.02%。毛刺现象使用TR130型触针式表面粗糙度测量仪在弹簧垫圈切口表面均匀取九个点测定，计算Ra=62μm。将垫圈夹于虎钳和扳手之间，二者距离等于垫圈外径的1/2，将扳手沿着顺时针方向缓慢扭转90°未断裂。

[0039] 实施例3弹簧垫圈材料选自65Mn弹簧钢，规格为12mm。首先将弹簧垫圈放入退火装置中。然后向退火装置中充入甲醇，甲醇流量为60cc/min；监测到退火装置内空气排完后继续充入甲醇
10min。进行程序升温，从室温升至750℃，升温速率为16℃/min，然后保温150min，保温结束后停止充入甲醇。随后进行程序降温，降温速率为0.9℃/min，从750℃降至705℃，该过程中充入氮气，氮气流量为120cc/min。705℃下保温300min，然后降温至650℃，降温速率为1.5℃/min；降温结束后停止通入氮气，同时开始排放气体。当炉内温度低于550℃时，取出弹簧垫圈，空冷至室温。

[0040] 按照国家标准GB/T 94.1-2008规定的试验条件测试实施例1退火后弹簧垫圈的弹性和韧性。结果表明弹性为2.61S（S是弹簧垫圈厚度）。弹簧垫圈的硬度采用THR-150D型洛氏硬度计测定，沿着弹簧垫圈外周中线均匀地采取五个点，按照数值由小到大依次为（h1，h2，h3，h4，h5）取平均值h，并计算硬度均匀度(h5-h1)/h×100%。硬度均匀度为1.20%。毛刺现象使用TR130型触针式表面粗糙度测量仪在弹簧垫圈切口表面均匀取九个点测定，计算Ra=71μm。将垫圈夹于虎钳和扳手之间，二者距离等于垫圈外径的1/2，将扳手沿着顺时针方向缓慢扭转90°未断裂。

[0041] 比较例1弹簧垫圈材料选自65Mn弹簧钢，规格为12mm。首先将弹簧垫圈放入退火装置中。然后向退火装置中充入氮气，氮气流量为40cc/min；监测到退火装置内空气排完后继续充入氮气
30min。进行程序升温，从室温升至750℃，升温速率为10℃/min，然后保温100min，保温结束后停止充入氮气。随后进行程序降温，降温速率为0.5℃/min，从750℃降至705℃，该过程中充入甲醇，甲醇流量为90cc/min。705℃下保温240min，然后降温至650℃，降温速率为1.0℃/min；降温结束后停止通入甲醇，同时开始排放气体。当炉内温度低于550℃时，取出弹簧垫圈，空冷至室温。

[0042] 按照国家标准GB/T 94.1-2008规定的试验条件测试实施例1退火后弹簧垫圈的弹性和韧性。结果表明弹性为1.71S（S是弹簧垫圈厚度）。弹簧垫圈的硬度采用THR-150D型洛氏硬度计测定，沿着弹簧垫圈外周中线均匀地采取五个点，按照数值由小到大依次为（h1，h2，h3，h4，h5）取平均值h，并计算硬度均匀度(h5-h1)/h×100%。硬度均匀度为1.94%。毛刺现象使用TR130型触针式表面粗糙度测量仪在弹簧垫圈切口表面均匀取九个点测定，计算Ra=93μm。将垫圈夹于虎钳和扳手之间，二者距离等于垫圈外径的1/2，将扳手沿着顺时针方向缓慢扭转90°未断裂。

[0043] 比较例2弹簧垫圈材料选自65Mn弹簧钢，规格为12mm。首先将弹簧垫圈放入退火装置中。然后向退火装置中充入氮气，氮气流量为40cc/min；监测到退火装置内空气排完后继续充入氮气
30min。进行程序升温，从室温升至750℃，升温速率为10℃/min，然后保温100min，保温结束后停止充入氮气。随后进行程序降温，降温速率为0.5℃/min，从750℃降至705℃，该过程中继续充入氮气，氮气流量为90cc/min。705℃下保温240min，然后降温至650℃，降温速率为
1.0℃/min；降温结束后停止通入氮气，同时开始排放气体。当炉内温度低于550℃时，取出弹簧垫圈，空冷至室温。

[0044] 按照国家标准GB/T 94.1-2008规定的试验条件测试实施例1退火后弹簧垫圈的弹性和韧性。结果表明弹性为1.85S（S是弹簧垫圈厚度）。弹簧垫圈的硬度采用THR-150D型洛氏硬度计测定，沿着弹簧垫圈外周中线均匀地采取五个点，按照数值由小到大依次为（h1，h2，h3，h4，h5）取平均值h，并计算硬度均匀度(h5-h1)/h×100%。硬度均匀度为2.31%。毛刺现象使用TR130型触针式表面粗糙度测量仪在弹簧垫圈切口表面均匀取九个点测定，计算Ra=107μm。将垫圈夹于虎钳和扳手之间，二者距离等于垫圈外径的1/2，将扳手沿着顺时针方向缓慢扭转90°未断裂。

[0045] 比较例3弹簧垫圈材料选自65Mn弹簧钢，规格为12mm。首先将弹簧垫圈放入退火装置中。然后向退火装置中充入甲醇，甲醇流量为40cc/min；监测到退火装置内空气排完后继续充入甲醇
30min。进行程序升温，从室温升至750℃，升温速率为10℃/min，然后保温100min，保温结束后停止充入甲醇。随后进行程序降温，降温速率为0.5℃/min，从750℃降至650℃，该过程中充入氮气，氮气流量为90cc/min。降温结束后停止通入氮气，同时开始排放气体。当炉内温度低于550℃时，取出弹簧垫圈，空冷至室温。

[0046] 按照国家标准GB/T 94.1-2008规定的试验条件测试实施例1退火后弹簧垫圈的弹性和韧性。结果表明弹性为1.92S（S是弹簧垫圈厚度）。弹簧垫圈的硬度采用THR-150D型洛氏硬度计测定，沿着弹簧垫圈外周中线均匀地采取五个点，按照数值由小到大依次为（h1，h2，h3，h4，h5）取平均值h，并计算硬度均匀度(h5-h1)/h×100%。硬度均匀度为1.76%。毛刺现象使用TR130型触针式表面粗糙度测量仪在弹簧垫圈切口表面均匀取九个点测定，计算Ra=79μm。将垫圈夹于虎钳和扳手之间，二者距离等于垫圈外径的1/2，将扳手沿着顺时针方向缓慢扭转90°未断裂。

[0047] 通过实施例1与比较例1-2相比，结果表明，采用先甲醇后氮气的退火气氛对改善硬度均匀度和组织均匀度（即切口表面均匀度）均有显著影响；通过实施例1与比较例3相比，结果表明，采用两段式退火工艺相对于一段式退火工艺对改善硬度均匀度和组织均匀度具有显著影响。

[0048] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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