一种制备等曲率半径卷筒式弹簧的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备等曲率半径卷筒式弹簧的方法，属于弹簧的制备技术领域。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的不断发展，人类对于未知区域的探索越来越深入，而弹簧元件由于具有独特的伸展能力，为探索活动提供了巨大的帮助。等曲率半径卷筒式弹簧能够储存在较小的空间内，并且在其伸展过程中不需要任何外界推力。同时，由于等曲率半径卷筒式弹簧每圈具有相同的成形直径，当螺旋角大于0°时，伸展弹出后相邻各圈之间贴合紧密，具有较好的轴向刚度，水平放置产生的挠度较小。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种制备每圈具有相同成形直径卷筒式弹簧的方法，本发明以金属带材为原材料，制备具有一定长度(大于3M)螺旋卷筒式弹簧，其工艺简单有效，产品使用范围广。
[0004]一种制备等曲率半径卷筒式弹簧的方法，包括如下步骤:以金属带材为原材料，采用异步轧制(差速轧制，即两个工作辊辊面线速度不等)的方法对带材施加道次轧制变形量，经过一次以上的轧制，得到每圈具有相同成形直径的卷筒式弹簧。
[0005]所述的金属带材的厚度为0.05?2mm,可以是冷轧带材。
[0006]通过调整异步轧制两个工作辊辊面线速度差、轧制道次变形量及轧制道次数量，来控制卷筒式弹簧的成形直径，以获得具有不同成形直径的卷筒式弹簧。所述的异步轧制两个工作辊辊面线速度之比Vl/V2=l.5?10，所述的道次轧制变形量控制在2%?10%，所述的轧制道次数量为I?5道次。
[0007]通过改变金属带材与轧机轧制方向的喂入角度，来控制等曲率半径卷筒式弹簧的螺旋角角度，以获得具有不同螺旋角的等曲率半径卷筒式弹簧。所述的金属带材与轧机轧制方向的喂入角度为O?70°，即金属带材以与轧制方向成O?70°的角度喂入轧机。
[0008]制备得到的等曲率半径卷筒式弹簧还可进一步进行时效处理。对于采用可时效强化的金属带材制备的弹簧，进行时效处理，可以提高弹簧的弹力及重复使用次数。
[0009]本方法所制得的每圈具有相同成形直径的卷筒式弹簧，其成形直径为10?200mm，偏差范围为± 1mm，螺旋角为O?70°，偏差范围为±5°。
[0010]所制备弹簧各圈成形直径相同，当螺旋角为0°时，可制备一种形式的恒力弹簧，当螺旋角大于0°时，伸展弹出后相邻各圈之间贴合紧密，具有较好的刚度，水平放置产生的挠度小于5cm/m。
[0011]本发明主要有以下优点:
[0012](I)采用异步轧制的方式，通过控制两个工作辊辊面线速度差、轧制道次变形量及轧制道次数量，可获得具有不同成形直径的卷筒式弹簧。其中，各工作辊辊面线速度之比V1/V2=!.5?10，变形量为2%?10%，轧制道次为I?5。
[0013](2)通过调整带材与轧制方向的角度，可获得具有不同螺旋角的等曲率半径卷筒式弹簧，其中喂入角度为O?70°。
[0014](3)所制备弹簧各圈成形直径相同，当螺旋角为0°时，可制备一种形式的恒力弹簧，当螺旋角大于0°时，伸展弹出后相邻各圈之间贴合紧密，具有较好的刚度，水平放置产生的挠度小于5cm/m。
[0015](4)对于采用可时效强化的金属带材制备的弹簧，经过时效处理后，可提高弹簧的弹力及重复使用次数。
[0016](5)制备得等曲率半径卷筒式弹簧成形直径为10?200mm，偏差范围为± 1mm，螺旋角为O?70°，偏差范围为±5°。
[0017]对于同一种金属带材，通过调整异步轧制两个工作辊辊面线速度差、轧制道次变形量及轧制道次数量，即可获得具有不同成形直径的卷筒式弹簧；通过改变带材与轧机轧制线喂入角度，可以获得具有不同螺旋角的等曲率半径卷筒式弹簧。
【附图说明】
[0018]图1为等曲率半径卷筒式弹簧示意图，图示为螺旋角大于0°的情况。
[0019]图2为本发明异步轧制过程示意图。
[0020]图3为螺旋角大于0°时异步轧制过程俯视图。
【具体实施方式】
[0021]如图2所示，为本发明异步轧制过程示意图，Vl/V2=l.5?10。其中I是上轧辊，2是待轧制带材，3是下轧辊，4是等曲率半径卷筒式弹簧。图3为螺旋角大于0°时异步轧制过程俯视图，其中I是上轧辊，2是待轧制带材，4是等曲率半径卷筒式弹簧。
[0022]本发明以0.05?2_金属带材为原材料，采用异步轧制(差速轧制，即两个工作辊辊面线速度不等)的方法对带材施加2%?10%道次轧制变形量，两个工作辊辊面线速度之比Vl/V2=l.5?10，且带材与轧制方向成O?70°角度喂入轧机，经过I?5道次轧制，即可制备出每圈具有相同成形直径的卷筒式弹簧，其成形直径为10?200mm，偏差范围为± 1mm，螺旋角为O?70°，偏差范围为±5° ;对于采用可时效强化的金属带材制备的弹簧，经过时效处理后，可提高弹簧的弹力及重复使用次数。
[0023]如图1所示，为等曲率半径卷筒式弹簧示意图，其中螺旋角大于0°的情况。当螺旋角为0°时，为平卷恒力弹簧。
[0024]实施例1:实验参数为:带材厚度为2mm ；Vl=8r/min, V2=4r/min ;变形量为5% ;轧制道次为2;喂入角度为70°。制备出每圈成形直径为122±1_的等曲率半径卷式弹簧，螺旋角为70 ± 5 °，挠度4cm/m。
[0025]实施例2:实验参数为:带材厚度为Imm ；Vl=6r/min, V2=4r/min ;变形量为8% ;轧制道次为I ;喂入角度为45°。制备出每圈成形直径为200±lmm的等曲率半径卷式弹簧，螺旋角为45 ± 5 °，挠度4cm/m。
[0026]实施例3:实验参数为:带材厚度为0.05mm ；Vl=10r/min, V2=4r/min ;变形量为2%;轧制道次为5 ;喂入角度为30°。制备出每圈成形直径为65± Imm的等曲率半径卷式弹簧，螺旋角为30±5°，挠度3cm/m。此合金带材为时效强化型金属，对其进行时效处理，时效温度为480°C，保温I小时后空冷。强化处理后，此弹簧的弹性性能提高。冷加工态抗拉强度为2100MPa，时效处理后为2450MPa。
[0027]实施例4:实验参数为:带材厚度为0.1mm ；Vl=15r/min, V2=l.5r/min ;变形量为10% ;轧制道次为3 ;喂入角度为45°。制备出每圈成形直径为10±lmm的等曲率半径卷式弹簧，螺旋角为45±5° ,挠度3cm/m。
[0028]实施例5:实验参数为:带材厚度为0.1mm ；Vl=6r/min, V2=4r/min ;变形量为2% ；轧制道次为2;喂入角度为0°。制备出每圈成形直径为80±lmm的等曲率半径卷式弹簧，螺旋角为O±5°。
[0029]采用本发明制备得卷筒式弹簧每圈具有相同的成形直径，当螺旋角为0°时，采用本发明制备的弹簧为一种形式的恒力弹簧，当螺旋角大于0°时，其在被压缩后能够自主伸展弹出，伸展弹出后相邻各圈之间贴合紧密，因此展开后具有较好的刚度，产生的挠度小。
【主权项】
1.一种制备等曲率半径卷筒式弹簧的方法，包括如下步骤:以金属带材为原材料，采用异步轧制的方法对带材施加道次轧制变形量，经过一次以上的轧制，得到每圈具有相同成形直径的卷筒式弹簧。
2.根据权利要求1所述的制备等曲率半径卷筒式弹簧的方法，其特征在于:所述的金属带材的厚度为0.05?2mm。
3.根据权利要求2所述的制备等曲率半径卷筒式弹簧的方法，其特征在于:所述的金属带材为冷轧带材。
4.根据权利要求1所述的制备等曲率半径卷筒式弹簧的方法，其特征在于:通过调整异步轧制两个工作辊辊面线速度差、轧制道次变形量及轧制道次数量，控制卷筒式弹簧的成形直径。
5.根据权利要求4所述的制备等曲率半径卷筒式弹簧的方法，其特征在于:所述的异步轧制两个工作辊辊面线速度之比为1.5?10，所述的道次轧制变形量为2%?10%，所述的轧制道次数量为I?5。
6.根据权利要求1所述的制备等曲率半径卷筒式弹簧的方法，其特征在于:通过改变金属带材与轧机轧制方向的喂入角度，控制等曲率半径卷筒式弹簧的螺旋角角度。
7.根据权利要求6所述的制备等曲率半径卷筒式弹簧的方法，其特征在于:所述的金属带材与轧机轧制方向的喂入角度为O?70°。
8.根据权利要求1所述的制备等曲率半径卷筒式弹簧的方法，其特征在于:将制备得到的等曲率半径卷筒式弹簧进行时效处理。
9.根据权利要求1所述的制备等曲率半径卷筒式弹簧的方法，其特征在于:得到的每圈具有相同成形直径的卷筒式弹簧，其成形直径为10?200mm，偏差范围为±lmm，螺旋角为O?70°，偏差范围为±5°。
10.根据权利要求1所述的制备等曲率半径卷筒式弹簧的方法，其特征在于:得到的具有相同成形直径的卷筒式弹簧，当螺旋角为0°时，是一种恒力弹簧，当螺旋角大于0°时，挠度小于5cm/m。
【专利摘要】本发明涉及一种制备等曲率半径卷筒式弹簧的方法，该方法以金属带材为原材料，采用异步轧制的方法对带材施加道次轧制变形量，经过一次以上的轧制，得到每圈具有相同成形直径的卷筒式弹簧。采用本发明制备得卷筒式弹簧每圈具有相同的成形直径，当螺旋角为0°时，制备的弹簧为一种形式的恒力弹簧，当螺旋角大于0°时，其在被压缩后能够自主伸展弹出，伸展弹出后相邻各圈之间贴合紧密，展开后具有较好的刚度，产生的挠度小；对于同一种金属带材，通过调整异步轧制两个工作辊辊面线速度差、轧制道次变形量及轧制道次数量，即可获得具有不同成形直径的卷筒式弹簧；通过改变带材与轧机轧制线喂入角度，可以获得具有不同螺旋角的等曲率半径卷筒式弹簧。
【IPC分类】B21D11-06
【公开号】CN104707885
【申请号】CN201310692888
【发明人】陈松, 闫晓东, 杨银
【申请人】北京有色金属研究总院
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年12月17日