一种提高横向稳定杆端部强度的方法

1.本发明涉及钢铁产品制造技术领域，特别涉及一种提高横向稳定杆端部强度的方法。


背景技术：

2.横向稳定杆是一种减少车辆横向侧倾程度和改善平顺性的横置扭杆弹簧，是汽车悬架系统不可缺少的组成部分之一，其外观如图1所示。在车辆中，横向稳定杆通过连接杆套件(1和2)使各臂部的端部(3)分别与车轮的悬架装置连接，并将稳定杆杆部(5)固定在车架上，这样车辆在转弯或越过起伏路面时，左右悬架装置就会产生行程差，导致横向稳定杆的扭转部(4)发生扭曲，产生要复原扭转变形的弹力，车辆通过横向稳定杆的复原变形弹性抑制左右车轮的上下震动，提高了车辆的乘坐舒适性。
3.随着汽车行业，特别是新能源汽车的高速发展，汽车轻量化受到行业内的重点关注。横向稳定杆也逐渐由实心低强度棒材变成空心高强度的管材，轻量化效果可达到减重50％以上，由于要保证其性能，强度也得到了相应的提高。
4.目前市场上主流的中空横向稳定杆的材料为34mnb5，强度可达1600～1750mpa，其中空横向稳定杆的生产工艺如图2所示。生产工艺为“冷成形
→
通电加热
→
淬火
→
回火
→
端部加热
→
端部打孔成型
→
喷丸
→
涂装”，其中端部加热一般是用高频感应加热方式，由于钢的热传导，端部加热时热量会慢慢向杆部转移，如图3，最终导致受热部的组织转变为铁素体和珠光体，强度降低，从而导致在应力低的端部发生疲劳开裂，不满足汽车厂对端部的寿命要求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，针对上述不足之处提供一种提高横向稳定杆端部强度的系统和方法，解决了现有技术中采用常规工艺制备稳定杆强度不够的问题。
6.本发明是通过下述方案来实现的：
7.一种提高横向稳定杆端部强度的方法，其包括以下步骤：
8.步骤一，冷成型；
9.步骤二，通电加热；
10.步骤三，淬火；
11.步骤四，回火炉回火；
12.步骤五，端部加热；
13.步骤六，端部打孔成型并同步采用降温装置进行降温处理；
14.步骤七，喷丸和涂装。
15.在步骤六中，其降温装置为喷淋管，喷淋管沿成型构件的周向位置至少设置为2个，使喷淋管在进行喷淋时能够将加热部的周向位置全部覆盖。
16.在步骤六中，喷淋管的出口端与成型构件的距离l为30mm～70mm，喷水量为10～
40l/min。
17.在步骤六中，喷淋管喷淋在成型构件上的最大喷淋范围w为60mm～120mm，且多个喷淋管喷淋在成型构件上端区域在同一高度位置。
18.在步骤六中，喷淋管的喷淋时间为5～10sec。
19.在步骤一中，冷成型采用的材料以及重量百分比计为：0.33％的c，0.23％的si，1.33％的mn，0.12％的cr，0.0025％的b。
20.在步骤一中，钢管的外径为23.7mm，管壁厚度为3.9mm，抗拉强度为591n/mm2，断后延伸率为40％。
21.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
22.1、本方案中在成型构件的端部在受热后端部打孔成型时增加降温处理步骤，可以在受热部处生成含有高强度的马氏体或贝氏体的组织，从而提高了端部的强度。
23.2、本方法在不改变制造工艺顺序，不添加大型复杂设备的前提下，能提高端部强度，从而提高横向稳定杆的使用寿命，是一种高效、低成本的解决方案作业及其它作业，实现平行作业，提高开挖效率，并且节省成本，降低安全风险。
附图说明
24.图1为稳定杆的结构示意图；
25.图2为现有工艺流程图；
26.图3为现有工艺端部加热示意图；
27.图4～5为本发明喷淋管的位置设置示意图；
28.图6为本发明实验例1中硬度测试结果图；
29.图7为图6种条件7的金相图；
30.图中标记：1、连接杆；2、连接螺栓套件；3、稳定杆端部；4、稳定杆杆部；5、稳定杆扭转部；6、端部高频加热部；7、端部打孔成型液压机；8、喷淋管；9、打孔装置。
具体实施方式
31.本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
32.本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
33.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或隐含地包括一个或多个该特征。
35.实施例1
36.如图4～图5所示，本发明提供一种技术方案：
37.一种提高横向稳定杆端部强度的方法，其至少包括但不限于以下步骤：
38.步骤一，冷成型，将原材料制备成为预定的成型结构；
39.步骤二，通电加热，对整体的成型构件进行通电，使钢构件体温度升高；
40.步骤三，淬火，将加热后的成型构件放入预配置的药剂中进行降温淬火；
41.步骤四，回火炉回火，将淬火后的成型构件重新放回火炉进行回火；
42.步骤五，端部加热；
43.步骤六，端部打孔成型，将端部通过液压装置进行压合成型，并同步采用降温装置进行降温处理；
44.步骤七，喷丸和涂装。
45.本方案中，在端部加热的使用同步采用降温装置进行降温，可以避免在现有技术中，钢构件端部被端部高频加热部6加热时热量会向杆部转移，受热部的组织转变为铁素体和珠光体，强度降低，从而导致在应力低的端部发生疲劳开裂，不满足汽车厂对端部的寿命要求的问题；
46.本方案中在成型构件的端部在受热处增加降温处理步骤，可以在受热部处生成含有高强度的马氏体或贝氏体的组织，从而提高了端部的强度。
47.在步骤六中，其降温装置可以为喷淋管8，喷淋管8沿成型构件的周向位置至少设置为2个，使喷淋管8在进行喷淋时能够将加热部的周向位置全部覆盖。使加热的端部能够均匀降温。
48.在步骤六中，喷淋管8的出口端与成型构件的距离l为30mm～70mm，喷水量为10～40l/min。
49.在步骤六中，喷淋管8喷淋在成型构件上的最大喷淋范围w为60mm～120mm，且多个喷淋管8喷淋在成型构件上端区域在同一高度位置。
50.在步骤六中，喷淋管8的喷淋时间为5～10sec，其时间于现有技术中端部打孔成型起始时间一致。
51.采用本方案进行冷却处理后，受热部可生成含有高强度的马氏体或贝氏体的组织，从而提高了端部的强度。
52.现有技术中目前针对钢构件端部加热时热量会向杆部转移受热部的组织转变为铁素体和珠光体的问题，较多的解决方案为降低端部加热温度，但是温度降低会使材料过硬，导致端部打孔液压机的模具寿命降低，大幅提高了生成成本。
53.本方案可以直接装配在端部打孔成型液压机7附近，端部打孔成型液压机7上设置有打孔装置9。
54.本方法在不改变制造工艺顺序，不添加大型复杂设备的前提下，能提高端部强度，从而提高横向稳定杆的使用寿命，是一种高效、低成本的解决方案。
55.针对于本方法给出相应的验证过程；
56.采用了国内某钢厂的34mnb5中空横向稳定杆管材，材料以及重量百分比计为：0.33％的c，0.23％的si，1.33％的mn，0.12％的cr，0.0025％的b和少量的p和s。钢管的外径为23.7mm，管壁厚度为3.9mm，抗拉强度为591mpa，断后延伸率为40％；
57.实验例一；
58.根据某车型的横向稳定杆，通过“冷成形
→
通电加热
→
淬火
→
回火
→
端部加热
→
端部打孔成型”得到半成品。在端部打孔成形时，受热处喷水冷却的具体参数为表1所示，其中条件1为原始无喷水条件。
59.表1.喷头参数设置
[0060][0061]
把各个编号条件下产生制备的半成品端部沿纵向切开，在板厚的中心位置，从孔部开始往杆部位置测硬度，硬度用hv1的维氏硬度来测，其结果如图6所示。其整车厂对其中空稳定杆的要求为从孔部往杆部的80mm位置开始，其硬度要在300hv以上，因此条件3～7满足其要求。其中条件7的金相照片如图7所示，其组织含有部分马氏体和贝氏体。
[0062]
实验例二；
[0063]
根据某车型的横向稳定杆，通过“冷成形
→
通电加热
→
淬火
→
回火
→
端部加热
→
端部打孔成型
→
喷丸
→
涂装”得到成品。在端部成形时，受热处喷水冷却的具体参数为表1所示，其中条件1为原始无喷水条件。
[0064]
用条件1～7的成品进行台架疲劳试验，其两端加载相对位移为65.6mm，每个条件做3组，40万回截至，其结果表2所示。其整车厂对其中空稳定杆的疲劳性的要求为在加载相对位移65.6mm时，30万回不开裂，因此条件3～7满足要求。
[0065]
表2.疲劳试验结果
[0066][0067]
通过实验例一和实验例二的实验和结论可以知晓，对加热端部采用喷淋管8的出口端与成型构件的距离l为30mm～70mm，喷水量为10～40l/min；喷淋管8喷淋在成型构件上的最大喷淋范围w为60mm～120mm，喷淋管8的喷淋时间为5～10sec工艺所制备的稳定杆强度能够超过现有技术工艺制备的稳定杆。
[0068]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精
神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种提高横向稳定杆端部强度的方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤一，冷成型；步骤二，通电加热；步骤三，淬火；步骤四，回火炉回火；步骤五，端部加热；步骤六，端部打孔成型并同步采用降温装置进行降温处理；步骤七，喷丸和涂装。2.如权利要求1所述的一种提高横向稳定杆端部强度的方法，其特征在于：在步骤六中，其降温装置为喷淋管，喷淋管沿成型构件的周向位置至少设置为2个，使喷淋管在进行喷淋时能够将加热部的周向位置全部覆盖。3.如权利要求2所述的一种提高横向稳定杆端部强度的方法，其特征在于：在步骤六中，喷淋管的出口端与成型构件的距离l为30mm～70mm，喷水量为10～40l/min。4.如权利要求3所述的一种提高横向稳定杆端部强度的方法，其特征在于：在步骤六中，喷淋管喷淋在成型构件上的最大喷淋范围w为60mm～120mm，且多个喷淋管喷淋在成型构件上端区域在同一高度位置。5.如权利要求4所述的一种提高横向稳定杆端部强度的方法，其特征在于：在步骤六中，喷淋管的喷淋时间为5～10sec。6.如权利要求4所述的一种提高横向稳定杆端部强度的方法，其特征在于：在步骤一中，冷成型采用的材料以及重量百分比计为：0.33％的c，0.23％的si，1.33％的mn，0.12％的cr，0.0025％的b。7.如权利要求4所述的一种提高横向稳定杆端部强度的方法，其特征在于：在步骤一中，钢管的外径为23.7mm，管壁厚度为3.9mm，抗拉强度为591mpa，断后延伸率为40％。

技术总结
本发明公开了一种提高横向稳定杆端部强度的方法，其包括以下步骤，步骤一，冷成型；步骤二，通电加热；步骤三，淬火；步骤四，回火炉回火；步骤五，端部加热；步骤六，端部打孔成型并同步采用降温装置进行降温处理；步骤七，喷丸和涂装；本方法在不改变制造工艺顺序，不添加大型复杂设备的前提下，能提高端部强度，从而提高横向稳定杆的使用寿命，是一种高效、低成本的解决方案作业及其它作业，实现平行作业，提高开挖效率，并且节省成本，降低安全风险。降低安全风险。降低安全风险。


技术研发人员：汪健 刘应波 赵岩 王扬卫 桂林涛 蒋松蔚 姜子涵
受保护的技术使用者：北京理工大学重庆创新中心
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/8/14