钢板弹簧的感应热处理技术

钢板弹簧是汽车悬架系统的重要总成，它必须具有很好的弹性和柔性、高的机械强度、优良的耐磨性和耐蚀性等。

某型汽车前后钢板弹簧，材料为55SiMnVB弹簧钢，这种钢淬透性好，脱碳倾向小。钢板背面带双槽。设计成双槽形状是考虑钢板弹簧在受力时，正面承受拉应力，背面承受压应力，这样可以减轻零件的重量，节约钢材。

热处理是钢板弹簧生产过程中的重要工序，也是使钢板弹簧具有良好综合性能的重要手段。汽车前后钢板弹簧的热处理是采用中频感应穿透加热，于S6632快速淬火油中淬火，电阻炉中回火，并采用预应力喷丸强化。

钢板弹簧采用中频感应加热有以下优点：

1）加热速度快，因而在加热过程中产生氧化皮极少，基本上不增加钢板弹簧片表面的脱碳。

2）车间没有烟和炉灰，没有强烈的热辐射，因而大大改善了热处理工人的劳动条件，避免了环境污染。

3）加热规范稳定，如调整好，就可以按节奏连续生产。

4）使用机动灵活，无须像其他热处理炉那样预先升温和保温，可以按照需要启动部分中频电源、部分加热床和感应器。

5）感应器的加热效率高，一般可达60%以上。

1.钢板弹簧感应器的设计

钢板弹簧片的加热实际上是透热，因此感应器设计应按透热来考虑。中频电源频率的选择，对于板材而言，根据板厚的不同电源频率选为10kHz左右。

一套钢板弹簧由多片钢板片组成，为了满足生产节拍，需要多个感应器同时工作来加热不同的钢板弹簧片，并且所有感应器的加热速度要基本相同。与每一个感应器相匹配的还有加热床、推料机、淬火机、淬火油槽和输送带等，这些组成一条中频感应淬火生产线。要使各感应器的加热速度完全相同，这在感应器设计和制造上是很难满足的。为此，在每台加热床中有一个特殊的自耦变压器，以调节感应器的使用电压，来保证各个感应器加热速度一致。

钢板弹簧淬火加热用的感应器通常为长方形，如图2-39所示。它由外壳、线圈、耐火衬、进出水管、接线板、导轨组成。感应器的有效圈设计很重要，特别是线圈（见图2-40）主要尺寸的选择合适与否会对加热效果产生很大影响，这些尺寸主要有三个，即线圈开口长度l₁、宽度b₁和高度h₁。长度l₁应略大于被加热的钢板弹簧片的长度，它可按下式计算：

l₁=l₂+Δl₂+2σ+（1～2）cm （2-41）

式中，l₁为线圈开口长度（cm）；l₂为被加热钢板弹簧片的长度（cm）；Δl₂为钢板弹簧片由初始温度加热到规定的淬火温度时的线膨胀量（cm）；σ为耐火衬的厚度（cm）。

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图2-39 感应器

1—外壳 2—线圈 3—耐火衬 4—进出水管 5—接线板 6—导轨

图2-40 感应器线圈

宽度b₁与被加热的钢板弹簧片的数量有关，数量又取决于每块钢板弹簧片所需的最短加热时间和生产节奏，它可按下式计算：

b₁=nb₂+Δb （2-42）

式中，b₁为有效圈的宽度（cm）；n为加热时放置在感应圈中的钢板弹簧片数量；b₂为一块钢板弹簧片的宽度（cm）；Δb为了消除感应圈的边缘效应而增加的宽度（cm），一般取Δb为高度h₁的1～2倍。

高度h₁可按下式计算：

h₁=h₂+c+2σ （2-43）

式中，h₁为有效圈高度（cm）；h₂为钢板弹簧片的厚度（cm）；c为钢板弹簧片与耐火衬之间隙（cm）；σ为耐火衬的厚度（cm）。

2.感应器的制造与使用

感应器制造必须按照严格工艺过程进行。在制作线圈时，先将矩形纯铜管按图下好料，然后把所有的接口处沿铜管四周加工成45°左右的斜面。这样，在焊接时焊料就能充满两斜面所形成的V形坡口，保证足够的焊接强度。焊接是保证感应器质量的关键，必须牢固。焊接可用氧乙炔焊，焊料可用银丝或黄铜丝，焊剂可用脱水硼砂。线圈焊好后，必须试水压，一般在0.5MPa下持续10min，随后在质量分数为30%以下的硫酸或盐酸里进行酸洗，最后用清水冲洗。线圈清洗干净后进行绝缘处理，再与酚醛层压板、石棉水泥板等装配在一起。在线圈的进口和出口端装上水泥板，其他四面装上酚醛层压板，它们之间的连接均用黄铜螺钉。

感应器装配好后再制作耐火衬。耐火衬以水玻璃耐火混凝土为佳，它是由高铝骨料、细高铝粉、耐火黏土、水玻璃、水和氟硅酸钠等按一定比例和规定的方法配制而成的。高铝骨料、细高铝熟粉和耐火土必须经过磁选，否则，耐火衬在使用中易击穿烧熔。耐火衬做完后，先要进行自然干燥，然后烘干。

钢板弹簧加热用感应器犹如一台台小炉子，放置在各个加热床前端。安装时，应注意调整与推料机的相对位置，以免钢板碰撞耐火衬。感应器母排与加热床汇流排之间要用铜螺钉连接。感应器冷却水不准超过55℃，一般控制在45℃左右。夏季应注意防潮，冬季应注意防冻。

在正常使用下，感应器的使用寿命很长，一般只需修补或更换耐火衬即可。