【晨暉彈簧】分享:軍用彈簧的制造全過程,原來工藝這么復(fù)雜
這是一個軍用越野車懸架系統(tǒng)中用到的彈簧,又大又粗又重,你知道它是怎么被制造出來的嗎?
好彈簧,需要先從煉鋼開始。
這是一個鋼鐵廠,在煉鋼之前需要對原材料進(jìn)行預(yù)處理,也就是煤炭和鐵礦石。在密閉的焦?fàn)t內(nèi)1000攝氏度的高溫下隔絕空氣,對煤炭干餾約15至24小時。這個過程,煤的揮發(fā)物質(zhì)被排出,剩下的固態(tài)物質(zhì)便是堅(jiān)硬多孔的焦炭。
鐵礦石最 好要選品位高的富礦,目前中國的鐵礦石主要來自于3個地方,巴西、澳大利亞和非洲。特別是澳大利亞,每年與中國有大量的鐵礦石貿(mào)易。
鐵礦石的形狀不是很規(guī)則的,它們需要經(jīng)過破碎和篩分,這樣能改善高爐內(nèi)礦石的透氣性,增加化學(xué)反應(yīng)效率。等變成直徑大概3mm的粗礦砂之后,它們要被燒結(jié)成塊狀的燒結(jié)礦,或者是和膨潤土等粘結(jié)劑混合造球,經(jīng)高溫焙燒制成高強(qiáng)度的球團(tuán)礦。
接下來便是高爐煉鐵,按比例裝入燒結(jié)礦、焦炭和石灰石,從爐子下面鼓入溫度高達(dá)1200攝氏度的熱風(fēng)。熱風(fēng)中的氧氣與焦炭發(fā)生劇烈反應(yīng),生成一氧化碳和大量熱量。
一氧化碳具有還原性,在上升過程中將鐵礦石還原為金屬鐵。鐵的密度大,會下沉,爐渣更輕,浮在鐵水上面。鐵水從鐵口放出,而熔融的爐渣則從稍上方的渣口排出來。
鐵水中含有較高的碳、硅、錳、磷、硫等元素,又脆又硬,必須要精煉成鋼。先加入石灰基脫硫劑,去掉硫,然后再給鐵水里通一 定量的氧氣,氧氣會與鐵水中的硅、錳元素發(fā)生氧化反應(yīng),然后與碳元素反應(yīng),生成一氧化碳?xì)馀?。這時的轉(zhuǎn)爐里,鐵水就像一鍋沸騰的羅宋湯。
將氣體和夾雜物一并去掉,然后再加入石灰等造渣,將氧化生成的雜質(zhì)并入爐渣。當(dāng)鐵水的碳含量和溫度達(dá)到目標(biāo)值時,我們就可以稱呼它為鋼了。出鋼水時需要再加入一些脫氧劑,比如鋁塊,把里面多余的氧給消耗掉。
一般情況下,這樣的鋼水已經(jīng)算合格了,可以造工字鋼、螺紋鋼,但是我們今天要造的是彈簧鋼,所以還要進(jìn)一步精煉。
精煉通常在LF爐中進(jìn)行,用石墨電極產(chǎn)生電弧給鋼水加熱,然后吹入惰性氣體氬氣進(jìn)行攪拌。接著就是放入一點(diǎn)“味精”,比如釩鐵、鈮鐵、鉻鐵、錳鐵等等,實(shí)現(xiàn)鋼水的成分微調(diào),這一步可以制造出不同的彈簧鋼。
然后就是去氫,氫會產(chǎn)生氫脆,讓金屬損傷,要制造彈簧鋼就要把冶煉中殘余的氫元素去掉。方法很簡單,用真空泵將鋼包內(nèi)的氣壓降至**水平,創(chuàng)造一個類真空環(huán)境,這樣,溶解在鋼液中的氫會迅速析出,然后被抽走。
精煉和真空處理后的純凈鋼水最 后通過連鑄機(jī)澆鑄成固態(tài)坯料,然后再經(jīng)過一系列的工序造出彈簧鋼筋或者彈簧鋼絲。
下面的工序就簡單了,屬于是有手就會。把這些鋼筋繞成螺旋狀,根據(jù)需求可調(diào)整線徑、圈數(shù)和節(jié)距等參數(shù),形成不同規(guī)格的彈簧。到這一步彈簧只有形狀,沒有彈力,它要經(jīng)過一道非常重要的工序,即熱處理。
在繞彈簧之前,如果材料太硬,那就要退火,退火后材料變軟,可塑性增加不少,方便繞型。繞完之后要進(jìn)行淬火,先加熱到800度以上,然后將彈簧放入油或者加了鹽料的水里,溫度驟降,彈簧的鋼材晶格結(jié)構(gòu)變成馬氏體硬度非常高。
但是這個過程也在鋼材里產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力,所以還要經(jīng)過一個回火的步驟,去掉應(yīng)力,讓彈簧軟硬適中,至此一個彈簧算是制作完成了,最 后還需要進(jìn)行刷漆或者表面磷化處理,這樣可以防銹。
一些高性能的軍工彈簧鋼,比如坦克上用的,還會用到更高 級的電渣重熔工藝。
所謂的電渣重熔,就是將上面做好的鋼錠作為一個電極進(jìn)行二次熔化,熔化的鋼水會穿過渣層,在水冷結(jié)晶器內(nèi)重新凝固,這樣鋼的品質(zhì)會更好。這個技術(shù)很牛,也是坦克炮管鋼制造的核心技術(shù)。
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