[实用新型]一种弹簧

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种弹簧，特别是表面经过喷丸处理并附着复合强化层结构的弹簧。

背景技术：

随着汽车、动力机械等工业的发展，对汽车悬架弹簧和发动机气门弹簧提出了高应力、轻量化、长寿命的技术要求，抗疲劳制造技术成为弹簧制造的关键技术指标。目前业界主要通过开发高强度弹簧钢、喷丸强化技术、渗氮强化技术提高弹簧的疲劳性能。

近年来，气门簧的表面氮化强化处理开始应用，它是一种表面化学热处理工艺，利用表面金属的化学成分和组织的变化提高材料的表面硬度，并形成较高的压应力，从而提高零件的疲劳强度。但氮化工艺也存在一些问题，需要一定的高温条件，会导致弹簧心部硬度降低，影响弹簧的抗松弛性能，还要解决环保排放及成本较高问题。

喷丸强化技术是目前常用的一种弹簧强化技术，弹簧喷丸强化层是一层循环应变硬化层，其层内呈残余压应力状态，显著提高弹簧的疲劳寿命，但对于弹簧圈距较小的弹簧，如气门弹簧，由于丸粒进入弹簧内侧受阻，弹簧内侧喷丸强化不足，喷丸产生的压应力较小；因此弹簧的喷丸强化技术还存在一定的局限性。并且经过喷丸处理的弹簧表面仍有微裂纹、划痕，以及弹簧钢近表面的夹渣缺陷，存在潜在的危险疲劳源；国产弹簧一般经过1.0×107次疲劳试验就发生断裂，与国外3.0×107次疲劳试验不发生断裂的技术水平相差较远，进口国外优质的弹簧钢，价格昂贵。

实用新型内容：

为了解决现有技术中弹簧的抗疲劳强度不足以及表面的潜在危险疲劳源缺陷、降低弹簧的生产成本，本实用新型提出了在现有喷丸强化弹簧的基础上，在喷丸强化层表面附着复合强化层的技术方案，有效地提高了弹簧的疲劳强度和降低了生产成本。

本实用新型的技术方案是：一种弹簧，包括弹簧金属基体和弹簧金属基体表层的喷丸强化层，其中所述的喷丸强化层外附有复合强化层。

所述的复合强化层为含有金刚砂、碳化硅、三氧化二铝、氧化钛、碳化硼之一的沉积层。所述的沉积层是由金刚砂、碳化硅、三氧化二铝、氧化钛、碳化硼之一与铬基或镍基溶液混合制成镀液，通过电沉积的方法在弹簧的喷丸强化层外形成复合强化层。

所述的金刚砂、碳化硅、三氧化二铝、氧化钛、氧化硼占镀液重量的30％-50％，电沉积在40摄氏度到80摄氏度的温度下进行，效果较佳。

所述的金刚砂、碳化硅、三氧化二铝、氧化钛、氧化硼的粒径范围在0.1纳米-300纳米之间。

进一步，所述的弹簧可以为螺旋弹簧，如发动机气门弹簧或汽车悬架弹簧，效果明显，也可以是其他类型的弹簧。

所述弹簧的线材截面为圆形或椭圆形或梯形或三角形或多边形。

本实用新型由于采用了上述的技术方案，通过在弹簧表面沉积了复合强化层，复合强化层具有金属的特征，又具有较高的硬度的强度，硬而不脆；而且复合强化层的电沉积，解决了弹簧内壁喷丸盲区的困难，纳米微粒填充了微裂纹和划痕，消除或减少了弹簧的疲劳源，使得弹簧大大降低或消除了弹簧表面的疲劳危险缺陷，显著提高弹簧的疲劳强度，使弹簧的疲劳寿命提高一倍以上，同时提高了弹簧的耐腐蚀性，有效降低了高强度弹簧的成本。

附图说明：

图1为本实用新型所述复合强化气门弹簧的示意图。

图2为本实用新型所述复合强化气门弹簧沿A-A`向剖面所得到的线材截面的放大示意图。

具体实施方式：

为了进一步说明本发明的技术效果，结合具体的实施例来对本实用新型的技术方案做进一步的阐述。

实施例1：用金刚砂微粒混合沉积制得的复合强化气门弹簧1，如图1、图2所示：

取普通的钢质气门弹簧，经过喷丸工艺处理，在弹簧钢质基体2表面形成了喷丸强化层3，用50纳米到200纳米之间的金刚石和铬基溶液混合后制成镀液，其中金刚砂微粒重量占混合溶液重量的50％，在50摄氏度温度下通过电沉积的方法将上述的镀液沉积在经过喷丸工艺处理的钢质气门弹簧表面，在喷丸强化层3的表面形成复合强化层4，得到沉积有金刚砂微粒的复合强化气门弹簧1；经过在ZSS-041B型疲劳试验机上进行疲劳试验，同时装机8件，经过3.0×10⁷次疲劳试验未发生断裂，P2负荷损失率为1.25～1.83％，疲劳试验合格。

实施例2：用三氧化二铝微粒混合沉积制得的复合强化气门弹簧1如图1、图2所示：