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                影響汽車板簧壽命的因素
                2016-05-03 08:14:11 作者: 瀏覽:3054

                1、 原材料的選用
                對于板簧而言有了高的彈性極限后,在使用中才不易發生永久變形,而淬火時鋼材獲得全部為馬氏體時,其機械性能沿截面分布均勻,鋼材才能發揮出最大的彈性極限來。鋼材內如含有其他非馬氏體組織,則其心部機械性能低,尤其是沖擊韌性低,均能降低它的彈性極限,屈服極限。因此首先要求鋼材有適宜的淬透性,材質不同,淬透性不同。
                我國板簧行業執行的是汽車行業標準QCn29035-91,規定疲勞壽命≥8萬次為合格品,因此我們選用材料的標準為最終的疲勞壽命能否達到行標的要求,如最常用的材料60Si2Mn淬透厚度為≤12mm,但≤14mm厚鋼板疲勞壽命均能達到并超過8萬次要求,組織中除馬氏體外還有少量的貝氏體和未溶鐵素體。厚度>14mm鋼板質量則達不到8萬次要求,組織中除馬氏體外有大量的貝氏體和未溶鐵素體,用戶對這種簧反映多為斷裂較早。50CrVA淬透厚度為≤25mm,多用于厚簧。國內有很多小廠采用道軌改制料(65Mn)制作板簧,價格低廉,但因65Mn只適用于小截面簧,淬透性低,一般正規廠家不使用。
                2、 原材料的質量
                原材料質量包括原材料外在質量和內在質量兩個因素。原材料外在質量的缺陷一般有:劃痕、坑疤、碰傷、撬皮、銹蝕、側裂、脫碳層超標等。原材料內在質量的缺陷一般有:非金屬夾雜物、氣孔、縮孔、帶狀組織、組織疏松、嚴重的碳化物偏析、發裂以及碳、合金含量低等。原材料的這些缺陷最終都會降低板簧的疲勞壽命,原材料銹蝕在熱處理過程中還會造成熱處理硬度不足,原材料含碳、合金含量低,造成材料強度低、淬透性及淬硬性差,加大了熱處理難度使鋼板硬度不足并難以解決,這點對含碳量較低的2 50CrVA鋼料尤其明顯,比如2001年我廠使用的江陰興澄產20×90板料(50CrVA),淬火硬度難以合格,嚴重影響了熱處理的生產,即使硬度合格疲勞壽命也達不到合格要求。因此加強原材料的質量管理是保證板簧質量的先決條件。
                3、 熱處理的質量
                對于板簧來說,熱處理質量是板簧產品生產的關鍵所在。熱處理質量主要取決于合理的熱處理制度、設備狀況及操作人員的素質,在制度健全的情況下操作人員的綜合素質最為關鍵。
                板簧熱處理工藝控制主要取決于鋼板加熱溫度和加熱時間這兩個主要因素,我廠使用的的是煤氣加熱爐,60Si2Mn的淬火溫度一般為1 040~1 060℃,50CrVA的淬火溫度一般為1 030~1 050℃,溫度過低組織中易出現鐵素體且鋼板變形增大,溫度過高會使奧氏體晶粒粗大,對冷卻時發生的相變及鋼的性能都有影響,必須加以控制。但是僅僅在爐溫設定上確定這兩個參數是很不夠的。隨著熱處理工藝水平的提高,需要控制的參數也越來越多。而且各參數之間是互相影響互相制約的。只有將爐子各相關因素調配得好才能使爐溫符合爐子設定溫度,保證加熱需要。現場操作影響淬火硬度和變形的主要因素有:加熱溫度,出爐溫度,爐膛兩側溫度是否均勻,爐膛溫度的穩定性,加熱時間的長短以及裝爐方式等。
                對于采用高焦混合煤氣做為燃料的連續式熱處理爐來說,頂吹的燃燒形式是火焰沿爐頂表面徑向散開,軸向速度很小,火焰短而平,這種火焰是靠增大輻射面積,加強定向輻射,使整個加熱區域溫度更加均勻,避免了長火焰溫度不均勻的現象。這種爐子的調整方法相對較簡單,三個加熱區三個燒嘴,對風的調整不大,鋼板加熱時間不宜過長,時間過長出爐口較黑,對16mm厚鋼板和50CrVA料淬火硬度有影響,這種爐子在兩側溫差較大產生側彎或一端硬度不足的情況下不好調整,調整煤氣開度大小可適當解決,總之相比較而言這種爐子爐膛溫差變化不大,鋼板受熱較均勻,爐子比較好操作。
                采用側燒嘴的爐子可以根據爐子產量、片長和材質的不同,組織不同的爐溫制度,使整個加熱段沿爐長方向上溫度接近,但在爐寬方向上溫度不均勻,這時必須調整火焰長度,使爐寬方向上有合適的溫度分布。這就對操作人員提出較高要求,爐子配風要求合適。
                配風的基本規則是:正確控制燃料量和空氣量的配比,是合理組織燃料燃燒的重要條件,在保證燃料完全燃燒的條件下,使空氣量超過燃燒所需理論量最少,亦即空氣系數最小,則燃燒溫度最高,爐子加熱速度最快,而燃料消耗量亦最低,當供給的空氣量增加為理論值的1.3倍,即空氣系數增大為1.3時,燃燒溫度由2 140℃降至1 680℃;相反,空氣系數降為0.7時,燃燒溫度則更降至1 600℃。燃燒溫度大幅度降低,必然導致燃料消耗量增加。
                對于這種有焰燃燒其主要矛盾是煤氣與空氣的混合,混合得愈完善,則火焰愈短,燃燒在較小的區域內進行,火焰的溫度比較高。當煤氣與空氣的混合不好,則火焰拉長,火焰溫度較低。合理運用這一點可以根據材料不同、片長不同得到不同的加熱制度,滿足生產需要。空氣消耗系數增大時,氧的濃度增大,因此燃燒完全,火焰長度縮短。但是空氣消耗系數達到一定值以后,火焰長度基本保持不變。從燒嘴窺視孔可看出火焰發藍的一般空氣量多了,橘黃色為基本合適。
                不正確地控制燃料量與空氣量的配比,還會增加煙氣量和產生不完全燃燒氣體,如在1 100℃空氣系數α為1.0時,離爐煙氣帶走的熱損失為48%,α為0.7時為78%,α為0.9時為58%,α為1.1時為53%,α為1.2時為57%,α為1.3時為62%,因此可以看出,加熱爐出爐廢氣帶走的熱量占總熱支出的30%~80%,是熱損失中最主要的一項。
                在保證燃料完全燃燒的前提下,應盡可能降低空氣消耗系數,以提高燃燒溫度,減少廢氣量。但如果空氣量不足,不僅燃耗不能降低,而且惡化了爐膛熱交換,要控制合理的廢氣溫度。廢氣溫度越高,廢氣帶走的熱量越多,熱效率越低。但廢氣溫度太低,爐內的平均爐溫水平降低,爐內熱交換惡化,加熱太慢,爐子生產率下降。
                因此側吹式加熱爐控制起來較困難,控制不好會導致爐內溫度比設定溫度高,鋼板晶粒易粗大,導致過熱傾向,或者是爐膛溫度不穩定,溫度一會兒高一會兒低,影響鋼板加熱均勻,亦或是長鋼板靠近爐墻的部分溫度高中間溫度低,兩頭有過熱傾向等。故鋼板質量好壞在現場實際就是操作人員素質和責任心的體現。
                回火質量是熱處理質量的重要組成部分,回火時間過短消除不了淬火應力會導致鋼板斷裂,因此回火時間一般不能低于50min,回火為中溫回火,溫度為480~510℃,能得到回火屈氏體組織,能保證在足夠韌性條件下達到最高的彈性極限。我公司≤13mm厚鋼板疲勞試驗基本都能保持8萬次不斷記錄。行標要求板簧的硬度應為HB375~443(壓痕直徑為φ2.90~φ3.15),鋼板軟、硬從單片疲勞試驗上看對疲勞壽命沒有直接影響,但硬度軟了會導致總成發生過量塑性變形,強度下降。
                4、 噴丸的質量 噴丸是鋼板彈簧最簡單又必不可少的工序,噴丸質量對鋼板使用壽命有著重要的作用,一般未經噴丸的鋼板壽命只有已噴丸鋼板的1/2甚至更少,噴丸中用大鋼丸和新鋼丸會使弧高變形量加大,但使簧片噴丸表面粗糙度增加,帶棱角的鋼丸還會導致鋼板表面有微裂紋產生,反而使噴丸效果打折扣,因此在生產中最好是新、舊鋼丸混合使用以充分發揮舊鋼丸沒有棱角,不會造成鋼板表面微裂紋產生,強化效果好的優越性。在實際生產中衡量噴丸強度通常用噴丸變形量是否達到工藝要求作為標準,過噴會導致產生過大的表面粗糙度或表面微裂紋,同樣會降低疲勞強度,因此也應避免。 
                結 論
                在設計、生產和使用中影響鋼板彈簧使用壽命的因素還很多,要保持新疆名牌的稱號,我們必須加強全面質量管理,加大管理力度,提高操作人員素質,最大限度的從生產上提高鋼板彈簧使用壽命。


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