聊聊弹簧厂见闻

苍狼大地

最近走了几家弹簧厂，聊点见闻。

1. 弹簧全产业链包括钢厂、拉拔厂、弹簧厂，还有就是我们最终用户。拉拔厂从钢厂进口母材，将线材拉制至指定线径和截面后提供给弹簧厂，再由弹簧厂绕制成指定形状后提供给最终用户。

2. 弹簧钢母料这块目前主要被日、韩钢厂垄断，比如日本神钢、新日铁、韩国浦项，国内兴澄现在弹簧钢丝也做得不错。欧美的弹簧公司也多采购日本、韩国钢厂的母料。
钢厂一般配涡流探伤，对于超过一定尺寸的表面裂纹打色标标记，弹簧厂现场设置传感器探测色标后人工剪断。
对于非金属夹杂物，绝大多数场合都不进行要求，EN10270-2 （油淬火回火弹簧钢丝世界最先进的标准）中也规定高等级弹簧钢丝（如气门弹簧用的VD级别）是强制要求的，而TD及以下等级的弹簧钢丝，非金属夹杂物没有强制要求，钢厂提供给下游客户的报告中也没有看到非金属夹杂的信息，要了解和管控不容易。弹簧厂的人对原材料了解也不深，钢厂是大爷，要像八爷一样深究到冶金源头基本不可能，哈。

3. 弹簧的工艺过程还是比较简单的。进料检，绕制，回火，喷丸，回火，主流程就结束了。
绕制设备世界范围内比较多用德国、日本和台湾的，有些弹簧厂会有自己设计的非标设备。绕制弹簧的机械式八爪机主要通过凸轮的联动来绕制特殊的弹簧型线，国内仿制的寿命和绕制、下料的可靠性都有差距；如果非标设计的能设计这玩意而且达到高速度和高寿命要求，要求的基本功深厚，跑哪基本就不愁饭碗了。小鼻子的电伺服绕制设备，绕制精度提高了，价格能是台湾机械式价格的一倍，前路漫漫啊，哈哈。
提高弹簧疲劳寿命的措施，主要是控制表面微裂纹、喷丸（非金属夹杂物不控制）。喷丸（shot peening）在很多高疲劳寿命的应用中都有使用，比如齿轮、轴等，在表面形成残余压应力，通过要求的残余压应力曲线确定喷丸参数，Almen试验监控喷丸过程。
八爷一直提松弛问题，也总结过一点笔记，但是没有直观概念。以前有用国产料做弹簧，松弛特性不好，载荷衰减率大，后来不得不改用进口料。但工厂对材料松弛的关注度其实也不高，也没有进口料和国产料的松弛数据。以前读书的时候知道通过强压减小松弛问题，还有高端大气上档次的热强压、磁强压和电强压。参观工厂才发现死读书是不行的，高端大气上档次就意味着玛尼，普通强压工艺用得还算比较多，但是热强压只在要求很高的气门弹簧上见过，成本高啊。不过还好读了点书，看到这玩意以后特别关注了一下，挺开眼。。。

4. 弹簧生产工艺流程是很简单的，个人体会最重要的就两点，一个是材料，一个是计算。
计算国内弹簧厂跟外资的差距非常显著，外资之间的行业地位差距也主要体现在这块。目前学习的教科书或者弹簧厂家培训资料给出的计算，因为缺少材料数据、修正系数等，90年代以后就基本不用了，弹簧厂一般采用专业计算软件计算，比如IST软件。第一次知道IST（The Institute of Spring Technology）这个牛逼的存在，英国的非营利性弹簧研究机构，弹簧的基础研究、弹簧计算软件，之前还做弹簧测试设备，从这里还是能感受到英国人确实有底蕴。
弹簧结构设计、力值计算、静力计算还是比较容易的，外资弹簧厂的国内公司就能做，国内公司也能做。但是动态计算和模拟就难度很大了，目前世界上都很少人能进行精确计算和FEM分析，在顶尖弹簧公司都是不可多得的人才，国内没有这个能力，发到国外做一个动态分析好几千欧。

分享点见闻，希望大侠们能有所收获，也欢迎讨论，哈哈。。。

zh39204128

通过强压处理能够使弹簧一下子就提高承载能力25%～33%，这对于刚刚接触机械零件设计的技术人员来说，确实是一个有非常吸引人的数据。 但是，经过笔者的实践和分析，认为：通过强压（拉、扭）处理来提高弹簧的承载能力是有条件的。因为在强压处理过程中，只有将弹簧材料表层产生有益的与工作应力反向残余应力，才能获得强压的效果，并且只有在强压（拉、扭）时，使得弹簧材料产生的残余应力即塑性变形越大，弹簧材料的弹性极限提高得就越大。但每种材料的弹性极限都是有一定的限度的，一旦超过这个极限，材料不仅会产生塑性变形，而且会“完全屈服”变形，许多弹簧在强压（拉）到材料的0.5σb就已经“完全屈服”变形。各种材料屈服极限值也有差异，屈服极限值只能通过强度验算和试验后才能确定。另外，强压（拉、扭）处理的效果与弹簧的外形结构、特性、以及强压处理的工艺方法都有密切的关系。就弹簧的外形结构而言，旋绕比大或者螺旋升角小的（压缩弹簧）就不可能通过强压处理来提高它的承载能力，旋绕比和螺旋升角究竟多少能达到目的，需要通过强压设计和试验才能确定。所以，并非仅仅是简单的将弹簧压一压、拉一拉或者扭一扭，就能够一下子提高承载能力多少多少的。 综上分析，弹簧强压处理的压应力τQy或者压力PQy首先应该满足以下公式要求： τQy = 8DPQy /πd3 >τS≥0.5 同时，当τQy /σb>0.8时，会使材料达到屈服极限，弹簧出现永久变形，反而使载荷减少。 因此强压处理的压应力τQy /σb必须在0.5～0.8范围内。从上面表格中可以看出：除非是高应力弹簧，一般 的压缩、拉伸和扭转弹簧都不具备强压（拉、扭）的必备条件，但可以通过对弹簧进行“预制高”的工艺来创造条件。例如：对于压缩弹簧和扭转弹簧，可以通过对它预留强压的“预制高”和“预制角”来实现两个目的：一是使得弹簧材料截面表层可以产生残余应力的“压缩量”和“扭转量”；二是经过强压处理后弹簧的高度尺寸或角度正好符合设计的要求。对于拉伸弹簧来说第一个目的就不容易实现。
-------来自百度。感觉这块好深啊。

惯性矩

学习了，谢谢大侠

283546364

感谢楼主分享！

狐飞

全面了解弹簧知识，谢谢！

四叶草

涨见识了，谢楼主

smallone

谢谢大侠的分享，学习到很多！
顺便问大侠一个问题，扭簧的弹性系数，和其螺距（不知道弹簧是不是也这么叫）是不是没有关系，有效圈数相同，自由长对其没有影响？谢谢……

小小多

又涨知识了！谢谢分享所见心得！

山水

请教下：
1、购买弹簧钢丝后在绕制前有没有企业再对其进行特殊处理的？
2、世界一流的绕制设备都有哪几家？（不是这个行业的，网上查的不太准确）德国WAFIOS，日本MEC、ITAYA？

佐佐

牛逼啊，我们那时候用的材料也是日本和韩国的

想看天的蛙

浪虾总是给人严谨，细致的感觉。不是去特种设备部门帮工去了，怎么又去弹簧厂了？