一种双层互连弹簧及其制备方法与弹簧床垫与流程

本发明涉及弹簧技术领域，具体涉及一种双层互连弹簧及其制备方法与弹簧床垫。

背景技术：

弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件。用弹性材料制成的零件在外力作用下发生形变，除去外力后又恢复原状。亦作“弹簧”。一般用弹簧钢制成。弹簧的种类复杂多样，按形状分，主要有螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧、异型弹簧等，但这些弹簧多为单个使用，单个使用弹性效果差，不能与其他弹簧连接使用，多个使用者弹簧降低，连接不稳定。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中的上述不足，提供一种双层互连弹簧，间隔设置有第一弹性部和第二弹性部，使弹簧具有不同层次的弹性，使弹簧的弹性效果更好，同时间隔设置有多边形的第一连接部和第二连接部，使弹簧与弹簧之间连接更稳定。

本发明的另一目的是针对现有技术中的上述不足，提供一种双层互连弹簧的制备方法，制备工艺简单，易操作，可批量生产。

本发明的再一目的是针对现有技术中的上述不足，提供一种弹簧床垫，双层互连弹簧与互连杆间隔设置，双层互连弹簧设置有多边形的第一连接部和第二连接部，使弹簧床垫的整体稳定性更好，双层互连弹簧间隔设置有第一弹性部和第二弹性部，使弹簧具有双重弹性，使用体验感更好。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种双层互连弹簧，包括弹簧本体，弹簧本体整体为螺旋结构，所述弹簧本体包括从上至下依次连接的第一弹性部、第一连接部、第二弹性部和第二连接部，第一连接部和第二连接部呈多边形。

其中，所述多边形为五边形或六边形。

其中，所述第一弹性部的螺旋半径从上至下依次增加。

其中，所述第一弹性部靠近第一连接部的螺旋半径小于第一连接部内切圈的螺旋半径。

其中，所述第二弹性部呈圆柱形，第二弹性部的螺旋半径均小于第一连接部内切圈的螺旋半径和第二连接部内切圈的螺旋半径。

其中，所述第一弹性部的螺旋角大于第二弹性部的螺旋角。

其中，所述弹簧本体包括以下重量份数的原料组成：铁80-120份，锰2-5份，锡1-3份，铝1-3份，镁0.1-0.5份，硅0.1-0.5份，铅0.01-0.1份，钛0.01-0.05份，铼0.001-0.003份，钼0.001-0.005份，钒0.001-0.005份，铌0.001-0.005份。

钛(ti)：钛被用于固定钢中的氮元素。虽然在完全脱氧的条件下，钢中的钛形成5微米以上的碳化钛(tic)，这可以阻止奥氏体晶界长大，钢加热到1250℃还能发现未溶于奥氏体的tic粒子，但是如果钛含量过多则会形成大颗粒的tic粒子，呈方形，棱角分明，十分坚硬，反而极大地恶化钢的韧性和抗疲劳性能。因此，需要将弹簧钢中钛的含量控制在重量份数为0.01-0.05份以下，优选为0.02份。

钒(v)：钒加入钢中形成vc，细小弥散的vc粒子通过其对原始奥氏体晶界的钉扎作用，阻止奥氏体晶粒的长大，可以细化奥氏体晶粒。含钒钢有明显的第二相粒子析出，起到沉淀强化的作用，利于提高弹簧钢的强度、韧性和抗疲劳性能，但当含钒钢的钒含量过多时，析出粒子明显变粗，失去了上述作用，另外，考虑到所制成的弹簧钢的类型而对钢中钒的含量进行控制。因此以所述弹簧钢的总量为基准，本发明的弹簧钢中钒的重量份数为0.001-0.005份，更具体地说，本发明的弹簧钢中钒的重量份数为0.004份。

硅(si)：硅元素是弹簧钢弹性的最主要贡献元素，是强化铁素体组织的元素，同时还能控制结晶粒生长，提高耐酸性，在铸造铸件时增强熔钢的流动性，减少表面缺陷。但是，硅含量过高时会导致降低钢的塑性和韧性，并导致碳的活性增加，从而在钢的轧制和加热过程中发生脱碳和石墨化的倾向，并使冶炼困难、易形成夹杂物因而恶化钢的抗疲劳性能。因此，控制硅的含量在所述范围的中下限的范围内，也即控制硅的含量使弹簧钢中硅的重量份数为0.1-0.5份，从而能够保证弹簧钢具有足够的弹性的同时尽可能地降低其对钢的塑性和韧性的不利影响。

锰(mn)：在回火时，锰与磷有强烈的晶界共偏聚倾向，促进回火脆性，恶化钢的韧性。但另一方面，锰是脱氧和脱硫的有效元素，作为脱氧剂使用，在热处理时还可以提高弹簧钢的淬透性和强度，添加量小于2份重量份数时难以起到上述作用。因此，本发明需要控制锰的含量使弹簧钢中锰的重量份量2-5份，优选为4份。

铌(nb)：能够与al、ti强化制成的分合金材料制成的碟形弹簧，在使用温度-196℃-650℃的范围内，其强度、弹性和塑性大大优于普通碟形弹簧，在816℃以下具有良好的抗腐蚀和抗氧化的性能，在热带海洋性气候或在腐蚀介质中具有很强的抗腐蚀能力和很高的稳定性，同时也有良好的抗蠕变性能，能将机械振动的危害降到最低，从而保证在高温及低温状态下不会松弛，在高温下能保持原有强度，使密封持久有效。同时，铌、铼、钒按下1:1:1的重量份数比时，三者能够形成协同作用，能够使强度、弹性和塑性大大增加强。

本发明的另一目的通过以下技术方案实现：

一种双层互连弹簧的制备方法，包括如下步骤：

步骤(a)备料：取下列重量份数的原料混合得初料：铁80-120份，锰2-5份，锡1-3份，铝1-3份，镁0.1-0.5份，硅0.1-0.5份，铅0.01-0.1份，钛0.01-0.05份，铼0.001-0.003份，钼0.001-0.005份，钒0.001-0.005份，铌0.001-0.005份；

步骤(b)加热煅造：将步骤(a)中的初料在1000℃-1300℃煅烧50-100min，再以10-15℃/min的速度升高温度至1800℃，并保持10-40min，浇注成钢条；

步骤(c)冷却退火：将步骤(b)制得的钢条使用氮气对钢条进行喷气，并以100℃-120℃/min的速率冷却至400℃-600℃保持10-30min；

步骤(d)回火保温：经过步骤(c)处理后加热至800℃-900℃，保温时间为30-60min，加热时在氮气环境下；

步骤(e)拉拔弯折：经过步骤(e)处理后保持温度在200℃-300℃下，使用超声波拉丝、弯折形成双层互连弹簧。

本发明的再一目的通过以下技术方案实现：

一种弹簧床垫，包括互连杆和双层互连弹簧，双层互连弹簧呈纵列设置，双层互连弹簧与互连杆间隔设置，互连杆包括第一互连杆和第二互连杆，第一互连杆连接于两个双层互连弹簧的第一连接部之间，第二互连杆连接于两个双层互连弹簧的第二连接部之间。

本发明的有益效果：本发明的一种双层互连弹簧，间隔设置有第一弹性部和第二弹性部，使弹簧具有不同层次的弹性，使弹簧的弹性效果更好，同时间隔设置有多边形的第一连接部和第二连接部，使弹簧与弹簧之间连接更稳定；本发明的一种双层互连弹簧的制备方法，制备工艺简单，易操作，可批量生产；本发明的一种弹簧床垫，双层互连弹簧与互连杆间隔设置，双层互连弹簧设置有多边形的第一连接部和第二连接部，使弹簧床垫的整体稳定性更好，双层互连弹簧间隔设置有第一弹性部和第二弹性部，使弹簧具有双重弹性，使用体验感更好。

附图说明

利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明弹簧本体的立体结构示意图。

图2是本发明弹簧本体的俯视图。

图3是本发明弹簧床垫的结构示意图。

附图标记包括：1——弹簧本体，11——第一弹性部，12——第一连接部，13——第二弹性部，14——第二连接部，2——互连杆。

具体实施方式

结合以下实施例及附图对本发明作进一步描述。

实施例1

如图1至图3所示，本发明的一种双层互连弹簧，包括弹簧本体1，弹簧本体1整体为螺旋结构，所述弹簧本体1包括从上至下依次连接的第一弹性部11、第一连接部12、第二弹性部13和第二连接部14，第一连接部12和第二连接部14呈多边形。本发明的一种双层互连弹簧，间隔设置有第一弹性部11和第二弹性部13，使弹簧具有不同层次的弹性，使弹簧的弹性效果更好，同时间隔设置有多边形的第一连接部12和第二连接部14，使弹簧与弹簧之间连接更稳定。

本发明的弹簧本体包括以下重量份数的原料组成：铁100份，锰2.5份，锡1.5份，铝2份，镁0.5份，硅0.2份，铅0.1份，钛0.02份，铼0.002份，钼0.002份，钒0.002份，铌0.004份。

一种双层互连弹簧的制备方法，包括如下步骤：

步骤(a)备料：取上述重量份数的原料组合混合得初料；

步骤(b)加热煅造：将步骤(a)中的初料在1000℃煅烧50min，再以10℃/min的速度升高温度至1800℃，并保持10min，浇注成钢条；

步骤(c)冷却退火：将步骤(b)制得的钢条使用氮气对钢条进行喷气，并以100℃/min的速率冷却至400℃保持12min；

步骤(d)回火保温：经过步骤(c)处理后加热至800℃，保温时间为30min，加热时在氮气环境下；

步骤(e)拉拔弯折：经过步骤(e)处理后保持温度在200℃℃下，使用超声波拉丝、弯折形成双层互连弹簧。

如图3所示，一种弹簧床垫，包括互连杆2和双层互连弹簧，双层互连弹簧呈纵列设置，双层互连弹簧与互连杆2间隔设置，互连杆2包括第一互连杆和第二互连杆，第一互连杆连接于两个双层互连弹簧的第一连接部之间，第二互连杆连接于两个双层互连弹簧的第二连接部之间。本发明的一种弹簧床垫，双层互连弹簧与互连杆2间隔设置，双层互连弹簧设置有多边形的第一连接部和第二连接部，使弹簧床垫的整体稳定性更好，双层互连弹簧间隔设置有第一弹性部和第二弹性部，使弹簧具有双重弹性，使用体验感更好。

实施例2

与实施例1的不同之处在于，本实施例的多边形为六边形。传统的弹簧本体1整体为圆形结构，两个或多个弹簧本体1连接在一起时不牢固，容易松动，使用多边形时，能够增加连接的接触点，使连接更牢固。本发明的第一弹性部11的螺旋半径从上至下依次增加。第一弹性部11为弹簧本体1的最上端的结构，使用时与接触面最先接触，并提供最先的弹性力，使用者能够感觉到第一次弹力。本发明的弹簧本体包括以下重量份数的原料组成：铁100份，锰3份，锡1.5份，铝2份，镁0.5份，硅0.2份，铅0.02份，钛0.03份，铼0.002份，钼0.003份，钒0.004份，铌0.005份。

一种双层互连弹簧的制备方法，包括如下步骤：

步骤(a)备料：取上述重量份数的原料组合混合得初料；

步骤(b)加热煅造：将步骤(a)中的初料在1100℃煅烧60min，再以10℃/min的速度升高温度至1800℃，并保持15min，浇注成钢条；

步骤(c)冷却退火：将步骤(b)制得的钢条使用氮气对钢条进行喷气，并以110℃/min的速率冷却至450℃保持15min；

步骤(d)回火保温：经过步骤(c)处理后加热至850℃，保温时间为35min，加热时在氮气环境下；

步骤(e)拉拔弯折：经过步骤(e)处理后保持温度在250℃下，使用超声波拉丝、弯折形成双层互连弹簧。

实施例3

与实施例1的不同之处在于，本发明的第一弹性部11靠近第一连接部12的螺旋半径小于第一连接部12内切圈的螺旋半径。第一弹性部11的整个螺旋半径均小于第一连接部12内切圈的螺旋半径，第一弹性部11在压缩时，第一弹性部11收缩并向第一连接部12靠近，由于螺旋半径小，第一弹性部11与第一连接部12没有接触摩擦，压缩时声音少，同理第一弹性部11回弹也声音少，使用时超静。本发明的弹簧本体包括以下重量份数的原料组成：铁120份，锰5份，锡3份，铝3份，镁0.5份，硅0.5份，铅0.1份，钛0.04份，铼0.003份，钼0.005份，钒0.005份，铌0.004份。

一种双层互连弹簧的制备方法，包括如下步骤：

步骤(a)备料：取上述重量份数的原料组合混合得初料；

步骤(b)加热煅造：将步骤(a)中的初料在1200℃煅烧50-100min，再以14℃/min的速度升高温度至1800℃，并保持30min，浇注成钢条；

步骤(c)冷却退火：将步骤(b)制得的钢条使用氮气对钢条进行喷气，并以120℃/min的速率冷却至500℃保持25min；

步骤(d)回火保温：经过步骤(c)处理后加热至850℃，保温时间为55min，加热时在氮气环境下；

步骤(e)拉拔弯折：经过步骤(e)处理后保持温度在300℃下，使用超声波拉丝、弯折形成双层互连弹簧。

实施例4

与实施例1的不同之处在于，本发明的第二连接部14呈圆柱形，第二连接部14的螺旋半径均小于第一连接部12内切圈的螺旋半径和第二连接部14内切圈的螺旋半径。第二弹性部13的整个螺旋半径均小于第一连接部12内切圈的螺旋半径，第一连接部12内切圈的螺旋半径与第二连接部14内切圈的螺旋半径相等，第二弹性部13在压缩时，第二弹性部13向中间收缩并没有与第一连接部12接触摩擦，也没有与第二连接部14接触摩擦，压缩时声音少，同理回弹时声音少，使用时十分安静。本发明的弹簧本体包括以下重量份数的原料组成：铁100份，锰4份，锡2份，铝2份，镁0.2份，硅0.4份，铅0.08份，钛0.03份，铼0.002份，钼0.001份，钒0.002份，铌0.004份。

一种双层互连弹簧的制备方法，包括如下步骤：

步骤(a)备料：取上述重量份数的原料组合混合得初料；

步骤(b)加热煅造：将步骤(a)中的初料在1300℃煅烧80min，再以10℃/min的速度升高温度至1800℃，并保持35min，浇注成钢条；

步骤(c)冷却退火：将步骤(b)制得的钢条使用氮气对钢条进行喷气，并以115℃/min的速率冷却至550℃保持30min；

步骤(d)回火保温：经过步骤(c)处理后加热至800℃，保温时间为60min，加热时在氮气环境下；

步骤(e)拉拔弯折：经过步骤(e)处理后保持温度在250℃下，使用超声波拉丝、弯折形成双层互连弹簧。

实施例5

与实施例1的不同之处在于，本发明的第一弹性部11的螺旋角大于第二弹性部13的螺旋角。螺旋角越大，弹性越弱，接触使用感觉越好，第一弹性部11为弹簧本体1最上端的结构，使用时与使用者最先接触，能够提供使用者柔软的弹性感，第二弹性部13为使用者提供较强而有力的回弹作用，二者结构使整体弹簧本体1的弹簧更好，弹簧层次更丰富，使用更舒服。本发明的弹簧本体1表面设有保护层。弹簧本体1为金属材质，使用时间久容易生锈，保护层设置于弹簧本体1的外表面，使弹簧本体1与外界环境隔绝，避免弹簧本体1被氧化，增加弹簧本体1的使用寿命。本发明的弹簧本体包括以下重量份数的原料组成：铁100份，锰4份，锡1份，铝1份，镁0.3份，硅0.4份，铅0.08份，钛0.03份，铼0.001份，钼0.001份，钒0.003份，铌0.002份。

一种双层互连弹簧的制备方法，包括如下步骤：

步骤(a)备料：取上述重量份数的原料组合混合得初料；

步骤(b)加热煅造：将步骤(a)中的初料在1200℃煅烧80min，再以14℃/min的速度升高温度至1800℃，并保持40min，浇注成钢条；

步骤(c)冷却退火：将步骤(b)制得的钢条使用氮气对钢条进行喷气，并以120℃/min的速率冷却至420℃保持15min；

步骤(d)回火保温：经过步骤(c)处理后加热至820℃，保温时间为50min，加热时在氮气环境下；

步骤(e)拉拔弯折：经过步骤(e)处理后保持温度在280℃下，使用超声波拉丝、弯折形成双层互连弹簧。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。