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    • 专利摘要:
    Dievorliegende Erfindung sieht eine kaltgeformte Feder vor mit hoherErmüdungsfestigkeit undhoher Korrosionsermüdungsfestigkeit,eine besondere Stahlsorte füreine solche Feder und ein Verfahren zur Herstellung einer solchenkaltgeformten Schraubenfeder. Die Feder gemäß der vorliegenden Erfindungwird aus einem Stahlmaterial gefertigt, welches in Gewichtsprozentenenthält:0,45 bis 0,52% an C, 1,80 bis 2,0% an Si, 0,30 bis 0,80% an Ni,0,15 bis 0,35 an Cr und 0,15 bis 0,30% an V, wobei Eisen im wesentlichenden Restprozentgehalt bildet. Aus dem Stahl wird ein Draht hergestellt,und der Draht wird einem Hochfrequenz-Erhitzungsverfahren unterworfen,wodurch der Draht bei einer Temperatur von 920 bis 1040°C während 5bis 10 Sekunden und dann bei einer Temperatur von 450 bis 550°C während 5bis 20 Sekunden getempert wird, so daß seine Härte bei 50,5 bis 53,5 HRC liegt.Schließlichwird der Draht einem Kugelstrahlverfahren unterzogen, so daß seineInnenspannung in 0,2 mm Tiefe von der Oberfläche aus bei -600 MPa oder höher liegt.
    公开号:DE102004018406A1
    申请号:DE200410018406
    申请日:2004-04-16
    公开日:2004-11-04
    发明作者:Takayuki Nagoya Sakakibara；Masami Nagoya Wakita；Hidetoshi Nagoya Yoshikawa
    申请人:Chuo Spring Co Ltd Nagoya；Chuo Spring Co Ltd；
    IPC主号:F16F1-02
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft eine kaltgeformte Feder mit hoherErmüdungsfestigkeit,einen Materialtyp füreine solche Feder und ein Herstellungsverfahren einer solchen Feder.Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine kaltgeformte Feder,die gegenüberkorrosiven Umgebungen eine hohe Ermüdungsfestigkeit haben soll,zum Beispiel eine Aufhängungsfeder,die bei Automobilen benutzt wird, und bezieht sich ferner auf einenMaterialtyp für einesolche Feder und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Feder.
    [0002] ZumZwecke des Umgebungsschutzes und einer Ressourcenerhaltung wirdnunmehr verlangt, daß dieMenge an schädlichenSubstanzen, die in dem von Automobilen ausgestoßenen Abgas enthalten sind,reduziert werden soll, währendes auch erwünschtist, daß Automobileeinen besseren Kraftstoffwirkungsgrad haben sollten. Um diesen Forderungenzu genügen,besteht eine effektive Maßnahmedarin, den Aufbau des Automobils leichter zu machen. Dementsprechendwurden Anstrengungen unternommen, um jeden Teil des Aufbaus so leichtwie möglichzu machen.
    [0003] EinBeispiel eines solchen Aufbauteils ist die Aufhängungsfeder, welche zur Herstellungeines leichtgewichtigen Aufbaus beiträgt, wenn sie eine höhere zulässige Belastung(oder Konstruktionsspannung) besitzt. Eine Verbesserung der zulässigen Belastungkann jedoch im Hinblick auf die Ermüdung (oder Haltbarkeit) derFeder zu einem Problem führen.
    [0004] Einweiteres Problem ist die Korrosion der Feder, die unvermeidbar ist,da Aufhängungsfedern ansolchen Stellen des Aufbaus installiert werden, die am schlimmstenmit Wasser oder Dreck verschmutzt werden. Korrosion verursacht Anfressungen(oder Mikroporen) an der Federoberfläche und diese Anfressungendienen als Ausgangspunkt fürden Ermüdungsbruchder Feder.
    [0005] Umdie zuvor erwähntenProbleme aufzugreifen, hat die Anmelderin eine japanische Patentanmeldungfür eine "Feder mit einem verbesserten Korrosions-Ermüdungswiderstand" eingereicht, wie inder japanischen ungeprüftenPatent-VeröffentlichungNr. H11-241143 offenbart.
    [0006] Diezuvor erwähnteFeder zeigt selbst unter hoher Betriebsbeanspruchung eine hohe Haltbarkeit. Beider Entwicklung dieser Feder wurde jedoch angenommen, daß die Federheißgeformtwird. Wenn, wie in der vorliegenden Erfindung, die Feder als einkaltgeformtes Material eingesetzt wird, kann die Feder eine geringereHaltbarkeit aufweisen, und zwar wegen einer übermäßigen Entkohlung (d.h. einPhänomen,bei dem ein Kohlenstoffgehalt aus der Oberfläche der Feder entweicht, wenndie Feder auf hohe Temperatur erhitzt wird).
    [0007] Wasdementsprechend ungelöstverbleibt, ist die Gewinnung einer besonderen Stahlsorte für kaltgeformteFedern, welche gute Haltbarkeit (oder Ermüdungswiderstand) wie auch gutenKorrosionswiderstand, und eine aus dem Stahl gefertigte kaltgeformteSchraubenfeder.
    [0008] ImHinblick auf die vorerwähntenProbleme beabsichtigt die vorliegende Erfindung, eine kaltgeformteFeder vorzusehen von hoher Ermüdungsfestigkeit(d.h. Ermüdungswiderstandoder Haltbarkeit) und hoher Korrosionsermüdungsfestigkeit, eine besondereStahlmaterialsorte füreine solche Feder und ein Verfahren zum Herstellen einer solchenkaltgeformten Schraubenfeder.
    [0009] Umdie vorerwähnteProbleme anzugehen, sieht die vorliegende Erfindung eine kaltgeformteFeder von hoher Ermüdungsfestigkeitund hoher Korrosionsermüdungsfestigkeitvor, welche aus einem Draht gefertigt ist, der aus einem Stahlmaterialhergestellt ist, das in Gewichtsprozenten enthält: 0,45 bis 0,55 % an C, 1,80bis 2,0 % an Si, 0,30 bis 0,80 % an Ni, 0,15 bis 0,35 % an Cr und0,15 bis 0,30 % an V, wobei Fe im wesentlichen den Restprozentgehaltbildet, und welche durch einen Hochfrequenz-Erhitzungsprozeß gehärtet undgetempert ist.
    [0010] Beidem vorerwähntenStahlmaterial ist es vorzuziehen, daß der Prozentgehalt an P 0,025% oder niedriger und der Prozentgehalt an S 0,20 % oder niedrigerist.
    [0011] Eswird ferner vorgezogen, daß derDraht die Zugfestigkeit von 1800 bis 2000 MPa und eine Querschnittsreduzierungvon 35 % oder mehr hat, nachdem er durch den Hochfrequenz-Erhitzungsprozeß gehärtet undgetempert ist.
    [0012] Eswird auch vorgezogen, daß derDraht eine Härtevon 50,5 bis 53,5 HRC hat, nachdem er gehärtet und getempert ist, unddie Feder einem Kugelstrahlverfahren unterworfen wird, so daß die Restspannungin 0,2 mm Tiefe von der Oberflächeaus -600 MPa oder höherwird.
    [0013] Dievorliegende Erfindung vermittelt auch ein Verfahren zum Herstelleneiner Schraubenfeder von hoher Ermüdungsfestigkeit und hoher Korrosionsermüdungsfestigkeit,bei welchem die Feder aus einem Stahlmaterial hergestellt ist, welchesin Gewichtsprozenten enthält:0,45 bis 0,52 % an C, 1,80 bis 2,0 % an Si, 0,30 bis 0,80 % an Ni,0,15 bis 0,35 % an Cr und 0,15 bis 0,30 % an V, wobei Fe im wesentlichen denRestprozentgehalt bildet, und welches die Schritte einschließt: Herstelleneines Drahtes aus dem Stahlmaterial, Härten und Tempern des Drahtes durcheinen Hochfrequenz-Erhitzungsprozeß und Kaltwickeln des Drahteszur Feder.
    [0014] Eswird vorgezogen, daß derHochfrequenz-Erhitzungsprozeß dieSchritte einschließt: Härten desDrahtes bei einer Temperatur von 920 bis 1040°C während 5 bis 20 Sekunden, raschesAbkühlendes Drahtes und Tempern des Drahtes bei einer Temperatur von 450bis 550°Cwährend5 bis 20 Sekunden. Insbesondere liegt die Härtungstemperatur innerhalbdes Bereiches von 940 bis 1020°Cund die Temperungstemperatur im Bereich von 480 bis 520°C.
    [0015] Eswird außerdemvorgezogen, daß der Drahtnach der Temperung rasch abgekühltwird.
    [0016] Dievorliegende Erfindung vermittelt auch eine Stahlmaterialsorte zumKaltformen einer durch einen Hochfrequenz-Erhitzungsprozeß gehärteten undgetemperten Feder mit einem Gehalt in Gewichtsprozenten von 0,45bis 0,52 % an C, 1,80 bis 2,0 % an Si, 0,30 bis 0,80 % an Ni, 0,15bis 0,35 % an Cr und 0,15 bis 0,30 % an V, wobei Fe im wesentlichenden Restprozentgehalt bildet.
    [0017] Beidem Stahlmaterial wird es vorgezogen, daß der Prozentgehalt an P 0,025% oder niedriger und der Prozentgehalt an S 0,020 % oder niedriger ist.
    [0018] ImHinblick auf die kaltgeformte Feder von hoher Ermüdungsfestigkeitund hoher Korrosionsermüdungsfestigkeitgemäß der vorliegendenErfindung wurden die Prozentgehaltbereiche der Elemente des Stahlmaterialsauf der Basis der folgenden Gründespezifiziert.
    [0019] Kohlenstoffhat den größten Einfluß auf die Festigkeitdes Stahlmaterials und jedes Stahlmaterial für eine Aufhängungsfeder muß 0,45 %oder mehr an Kohlenstoff enthalten, um eine solche Festigkeit zu haben,welche eine adäquateHaltbarkeit (oder Ermüdungswiderstand)vermittelt. Wenn jedoch der Kohlenstoffgehalt höher als 0,52 % ist, verschlechtert sichdie Korrosionsermüdungsfestigkeitaufgrund der Zähigkeitdes Materials.
    [0020] Ähnlich wieKohlenstoff erhöhtSilicium die Festigkeit des Stahlmaterials. Auch im Falle der Herstellungeiner Feder ist Silicium ein wichtiges Element, um den Durchhängewiderstandder Feder zu erhöhen.Unter normalen Arbeitsbedingungen wird bei Automobilen die Durchhängung derFeder dann merklich, wenn der Siliciumgehalt niedriger als 0,18 %ist, was die Höhedes Aufbaus verringern kann. Silicium begünstigt auch die Oberflächenentkohlung während desHeizprozesses. Bei einer Feder, die im Gebrauch an ihrer Oberfläche maximalbelastet wird, muß dieEntkohlung in erster Linie in Betracht gezogen werden. Wenn derSiliciumgehalt höherals 2 % ist, wird die Entkohlung während des Erhitzungsprozessesfür dieAushärtungmerklich. Aus diesem Grunde hat die vorliegende Erfindung die Obergrenzedes Siliciumgehaltes bei 2 % festgesetzt.
    [0021] Nickelverbessert den Korrosionswiderstand des Stahlmaterials. Im Falleeiner Aufhängefeder muß derenNickelgehalt 0,30 % oder höhersein, um einen adäquatenKorrosionswiderstand zu vermitteln. Die Verwendung von mehr als0,80 % an Nickel ist jedoch nicht empfehlenswert, da sie keine Verbesserungdes Korrosionswiderstands mit sich bringt, der bei 0,80 % gesättigt ist,währendsie die Fertigungskosten in unnötigerWeise steigert, da Nickel ein kostspieliges Element ist.
    [0022] Ähnlich wieNickel verbessert auch Chrom den Korrosionswiderstand des Stahlmaterials.Weiterhin verbessert Chrom den Härtungseffekt.Um das Stahlmaterial mit einer adäquaten Festigkeit, Zähigkeitund Haltbarkeit zu versehen, muß derErhitzungsprozeß volldurchgeführtwerden. Daher muß dieFeder vollständigbis zu ihrem Kern gehärtetwerden. Zu diesem Zweck enthältdas Material gemäß der vorliegendenErfindung 0,15 % oder mehr an Chrom. Mit Bezug auf den Durchmesserder Aufhängungsfeder,den die vorliegenden Erfindung in Betracht zieht, vermitteln 0,35% an Chrom einen ausreichenden Härtungseffekt.HöhereProzentgehalte als dieser erhöhenin unerwünschterWeise den Rest-Austenit.
    [0023] Vanadiumfällt inder Form feiner Carbidpartikel im Inneren des Stahlmaterials aus,was die Entwicklung von Kristallkörnern während des Erhitzungsprozessesverhindert. Die Reduzierung der Korngröße ist bei der Verbesserungdes Korrosions-Ermüdungswiderstandswie auch der Zähigkeit desStahlmaterials wirksam. Um solche Effekte zu erhalten, muß der Vanadiumgehalt0,15 % oder höher sein.Der Prozentgehalt muß jedoch0,30 % oder geringer sein, da Prozentgehalte höher als diese wahrscheinlichdie Entwicklung jedes Vanadiumcarbidpartikels mehr begünstigenals die Ausfällungsstellen desCarbids. Die Entwicklung von Vanadiumcarbidteilchen kann die Zähigkeitund den Korrosionsermüdungswiderstandherabsetzen.
    [0024] Phosphorist das erste Element, das innerhalb der Korngrenze im Inneren desStahlmaterials ausfälltund die Festigkeit der Korngrenze verschlechtert. Da das Ausfallenvon Phosphor die Ermüdungsfestigkeitherabsetzt, ist es erwünscht,den Phosphorgehalt so niedrig als möglich zu machen. Im Hinblickauf die Durchführbarkeitdes Herstellungsverfahrens und die oben beschriebenen Eigenschaftender Feder sollte der Phosphorgehalt vorzugsweise 0,025 % oder niedrigersein.
    [0025] ImInnern des Stahlmaterials ist Schwefel mit Mangan zu MnS kombiniert,welches im Stahlmaterial unlöslichist. Da MnS eine weiche Substanz ist, wird sie durch einen Walz-oder ähnlichenProzeß leichtverbreitet, was die mechanischen Eigenschaften des Stahlmaterialsverschlechtert. Deshalb ist es bei der Herstellung der Feder vorzuziehen,den Schwefelgehalt so niedrig als möglich zu machen. Mit Bezugauf die Durchführbarkeitdes Herstellungsprozesses und die beschriebenen Eigenschaften derFeder sollte der Schwefelgehalt vorzugsweise 0,025 % oder wenigerbetragen.
    [0026] Eintypisches Verfahren zur Herstellung einer kaltgeformten Feder schließt die folgenden Schritteein: Auswalzen eines Materials zu einem Draht; Verändern desDrahtdurchmessers auf einen vorbestimmten Wert durch Ziehen odereinen ähnlichenProzeß,falls nötig;Härtenund Tempern des Drahtes; Wickeln des Drahtes zu einer Feder und Ausführung derKugelstrahlung und der Voreinstellung.
    [0027] Diekaltgeformte Feder gemäß der vorliegendenErfindung wird unter Verwendung einer spezifischen Stahlmaterialsortehergestellt, deren Zusammensetzung den oben beschriebenen Bedingungen genügt, unddurch Steuerung des Härtungs-und Temperungsprozesses derart, daß die Härte der Feder 50,5 bis 53,5HRC wird. Wenn die Härteniedriger als dieser Bereich ist, kann die Feder keine ausreichendeHaltbarkeit (oder Ermüdungswiderstand)besitzen, um als Aufhängefedereingesetzt zu werden. Wenn die Härtehöher alsder Bereich ist, wird die Kaltwicklung des Drahtes schwierig, undder Wicklungsvorgang veranlaßtbestimmte Qualitätsschäden derFeder, beispielsweise einen Oberflächendefekt, ein Oberflächenaufreißen oderdie Verschlechterung der Zähigkeitaufgrund eines übermäßigen Arbeitseffektes.
    [0028] Gemäß der vorliegendenErfindung wird die Härtungund Temperung durch einen Hochfrequenz-Erhitzungsprozeß vollzogen.Die Hochfrequenz-Erhitzung ermöglichtes, die Temperatur rasch anzuheben und die Obeftlächenentkohlungbei einem Minimum zu halten. Dieser Erhitzungsvorgang ist auch deswegenvorteilhaft, weil die Kristallkörner imInneren des Stahlmaterials zu ihrer Entwicklung nur wenig Zeit haben.Ferner vermittelt dieser Erhitzungsprozeß eine relativ leichte Steuerungder Temperatur mit guter Genauigkeit. Diese Effekte sind insbesonderefür denHärteprozeß vorteilhaft.Im Temperungsprozeß wirdes auch vorgezogen, eine geringfügighohe Temperatur zu verwenden, um zur Erzielung des gleichen Effektes(d.h. die Temperungshärte)die Prozeßzeitabzukürzen.Dies verbessert vorzugsweise den Durchhängewiderstand der Feder.
    [0029] Eswird beispielsweise vorgezogen, daß im Hochfrequenz-Erhitzungsprozeß das Stahlmaterial beieiner Temperatur von 920 bis 1040°C(vorzugsweise 940 bis 1020°C)während5 bis 20 Sekunden gehärtetwird, dann rasch abgekühltund schließlich beieiner Temperatur von 450 bis 550°C(vorzugsweise 480 bis 520°C)während5 bis 20 Sekunden getempert wird. Die hier angegebenen Temperaturen sindhöher alsim Falle der normalen Ofenerhitzung und verkürzen dementsprechend die Heizzeit(oder Aufheizzeit), wodurch die Entkohlung, die Entwicklung derKristallkörnerund einige andere Probleme ausgeschaltet werden.
    [0030] Einerasche Abkühlungnach der Temperung ist auch deshalb empfehlenswert, weil sie dieUngleichmäßigkeitder Temperungshärteverringert.
    [0031] Gemäß der vorliegendenErfindung werden die Bedingungen für den Kugelstrahlprozeß so reguliert,daß dieInnenspannung in 0,2 mm Tiefe von der Oberfläche aus -600 MPa oder höher wird.Wenn diese Höheder Kompressions-Innenspannung an der Oberfläche gegeben ist, hat die Federals Aufhängefedereine adäquateHaltbarkeit. Das Kugelstrahlen kann entweder bei kalter Temperatur(bei Raumtemperatur) oder warmer Temperatur (bei etwa 250 bis 340°C) durchgeführt werden.
    [0032] Wieoben beschrieben, wird die kaltgeformte Feder gemäß der vorliegendenErfindung hergestellt durch Anfertigung eines Stahlmaterials miteiner besonderen Zusammensetzung und Ausführung eines Hochfrequenz-Erhitzungsprozessesunter spezifischen Bedingungen. Die so hergestellte Feder hat einenguten Korrosions-Ermüdungswiderstand,so daß sieals Aufhängefederverwendet werden kann. Die passende Bestimmung der Bedingungen für die Erhitzung,das Kugelstrahlen und andere nachfolgende Prozesse minimiert dasAusmaß derDurchhängung, dasauftreten kann, wenn die Feder im Einsatz ist. Weiterhin wird dieWickelarbeit erleichtert und die auf der Wickelarbeit beruhendeQualitätsverschlechterungwird auf ein Minimum reduziert.
    [0033] Wenndie kaltgeformte Schraubenfeder gemäß der vorliegenden Erfindungdie oben beschriebenen guten Eigenschaften hat, kann sie unter einer maximalenKonstruktionsspannung von 1150 MPa oder mehr zum Einsatz gelangen.
    [0034] 1 ist eine Tabelle mit derDarstellung des Auswertungsergebnisses der Entkohlungseigenschaftmit Bezug auf den Kohlenstoff- und den Siliciumgehalt.
    [0035] 2 ist eine graphische Darstellungdes optimalen Bereiches des Kohlenstoff- und Siliciumgehalts.
    [0036] 3 ist eine graphische Darstellungder Beziehung zwischen dem Kohlenstoffgehalt und der Korrosionsbeständigkeit.
    [0037] 4 ist eine graphische Darstellungder Beziehung zwischen dem Nickelgehalt und dem Gewichtsverlustdurch Korrosion.
    [0038] 5 ist eine graphische Darstellungder Beziehung zwischen dem Vanadiumgehalt und der Kristallkorngrößenzahl.
    [0039] 6 ist eine graphische Darstellungdes Beziehung zwischen dem Phosphorgehalt und der Korrosionsbeständigkeit.
    [0040] 7 ist eine graphische Darstellungder Beziehung zwischen der Zugfestigkeit und der Querschnittsreduktioneines Beispiels des Stahlmaterials gemäß der vorliegenden Erfindungund eines Vergleichsstahlmaterials.
    [0041] Beispieleder vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die Zeichnungenbeschrieben.
    [0042] ZwanzigStückevon Stahlproben mit verschiedenen Kohlenstoff- und Silicongehaltenwurden zum Zwecke einer Untersuchung der Entkohlungseigenschaftenvorbereitet. Jede Probe wurde während zehnMinuten bis auf 900°Cerhitzt, wurde dann rasch abgekühltund geschnitten. Die Schnittflächewurde mit einem Mikroskop untersucht, und die Probe wurde entwederals "OK (gut)" (wenn die Tiefeder perfekten (Ferrit-) Entkohlungsschicht kleiner war als 0,02mm) oder mit "NO(nicht gut)" (wenndie Tiefe 0,2 mm oder mehr betrug. Das Ergebnis ist in 1 dargestellt.
    [0043] Aus 1 wurde, wie in 2 dargestellt, der optimaleBereich des Kohlenstoff- und des Silicongehalts mit Bezug auf dieEntkohlung bestimmt. Der optimale Bereich entspricht 0,45 bis 0,52% Kohlenstoffgehalt und 1,80 bis 2,0 % Siliciumgehalt, angegebenin Gewichtsprozenten.
    [0044] In 2 fehlt dem Stahl Festigkeitinnerhalb des Bereichs mit einem Siliciumgehalt kleiner als 1,8 %und einem Kohlenstoffgehalt kleiner als 0,52 %. In diesem Bereichveranlaßtder Verlust an Haltbarkeit ein beträchtliches Ausmaß an Durchhang,wenn der Stahl als eine Feder verwendet wird. In dem Bereich miteinem Siliciumgehalt höherals 2 % ist die Entkohlung unerwünscht.In diesem Bereich kann die Oberflächenfestigkeit des Stahls aufgrundder Entkohlung währenddes Erhitzungsprozesses merklich abnehmen. In dem Bereich, in welchemder Kohlenstoffgehalt höherals 0,52 % ist, fehlt dem Stahl die Zähigkeit. Wenn, wie im Falleder Aufhängfederder Stahl in einer sehr korrosiven Umgebung eingesetzt wird, veranlaßt das Fehlenvon Zähigkeiteine Abnahme der Haltbarkeit.
    [0045] Derzweite Versuch war auf die Beziehung zwischen dem Kohlenstoffgehaltund der Korrosionshaltbarkeit gerichtet. In diesem Versucht betrugdie Belastungsbedingung 490 ± 294MPa. Der Gehalt an den Hauptelementen außer Kohlenstoff war wie folgt: Si:1,99 %, Mn: 0,69 %, Ni: 0,55 %, Cr: 0,20 % und V: 0,20 %. Das Ergebnisdieses Versuches ist in 3 dargestellt.
    [0046] 3 zeigt, daß die Anzahlder Zyklen bis zum Versagen im Korrosionshaltbarkeitstest größer als50,000 ist, wenn der Kohlenstoffgehalt 0,52 % oder weniger beträgt, wasbedeutet, daß dieKorrosionshaltbarkeit adäquatist. Wenn der Kohlenstoffgehalt höher als 0,52 % ist, nimmt dieAnzahl der Zyklen bis zum Versagen rasch auf etwa 30,000 oder wenigerab.
    [0047] Derdritte Versuch richtete sich auf die Beziehung zwischen dem Nickelgehaltund dem Korrosionswiderstand. Die Gehalte der Hauptelemente außer Nickelwaren wie folgt: C: 0,49 %, Si: 1,99 %, Mn: 0,69 %, Cr: 0,20 % undV: 0,20 %. In dem Versuch wurde der Vorgang der Aufsprühung einersalzigen Lösungbei der Temperatur von 35°Cauf die Probe währenddrei Stunden und Trocknung während21 Stunden bei der Temperatur von 35°C zwanzigmal wiederholt. NachAbschluß wurdeder Gewichtsverlust durch Korrosion je Oberflächenbereichseinheit (kg/m2) als Kriterium für die Bewertung des Korrosionswiderstandes überprüft. DasErgebnis ist in 4 dargestellt.
    [0048] 4 zeigt, daß der Gewichtsverlust0,4 kg/m2 beträgt, wenn der Nickelgehalt 0,30% oder höherist, was bedeutet, daß derKorrosionswiderstand angemessen ist.
    [0049] Dervierte Versuch war auf die Beziehung zwischen dem Vanadiumgehaltund dem Kornraffinierungseffekt gerichtet. Die Gehalte der HauptelementeaußerVanadium waren wie folgt: C: 0,49 %, Si: 1,99 %, Mn: 0,69 %, Ni:0,55 % und Cr: 0,20 %. Das Ergebnis ist in 5 dargestellt.
    [0050] 5 zeigt, daß die Kristallkorngrößenzahl größer als10 ist, wenn der Vanadiumgehalt innerhalb des Bereiches von 0,15bis 0,30 % liegt, was bedeutet, daß der Kornraffinierungseffektadäquatist.
    [0051] DerfünfteVersuch richtete sich auf die Beziehung zwischen dem Phosphorgehaltund der Korrosions-Haltbarkeit. Die Gehalte der Hauptelemente außer Phosphorwaren wie folgt: C: 0,49 %, Si: 1,99 %, Mn: 0,69 %, Ni: 0,55 %,Cr: 0,20 % und V: 0,20 %. Das Ergebnis ist in 6 dargestellt.
    [0052] 6 zeigt, daß die Anzahlder Zyklen bis zum Versagen im Korrosions-Haltbarkeitstest größer als50,000 ist, wenn der Phosphorgehalt 0,025 % oder niedriger ist,währenddie Zahl auf etwa 20,000 oder weniger abnimmt, wenn der Phosphorgehalthöher als0,25 % ist.
    [0053] Dersechste Versuch war auf die Beziehung zwischen der Zugfestigkeitund der Querschnittsreduzierung des Drahtes gerichtet, der aus einem Stahlmaterialhergestellt war mit einem Gehalt von 0,49 % an C, 1,99 % an Si,0,99 % an Mn, 0,55 % an Ni, 0,20 % an Cr und 0,20 % an V. Der Drahtwurde in einem Hochfrequenz-Erhitzungsprozeß gehärtet und dann bei verschiedenenTemperaturen getempert, so daß seineZugfestigkeit 1800 bis 2000 MPa betrug. Die Beziehung ist in 7 dargestellt, die auchdie Eigenschaftsdaten eines herkömmlichen Stahlmaterials(SAE9254) zum Vergleich zeigt. Die Graphik in 7 gibt klar an, daß das Stahlmaterial gemäß der vorliegendenErfindung eine höhereHaltbarkeit als das herkömmlicheMaterial hat. Dieses Ergebnis legt nahe, daß die vorliegende Erfindungden Korrosionsermüdungswiderstandverbessert.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Eine kaltgeformte Feder von hoher Ermüdungsfestigkeitund hoher Korrosionsermüdungsfestigkeit,welche aus einem Draht gefertigt ist, der aus einem Stahlmaterialhergestellt ist mit einem Gehalt in Gewichtsprozenten von 0,45 bis0,52 % an C, 1,80 bis 2,00 % an Si, 0,30 bis 0,80 % an Ni, 0,15bis 0,35 % an Cr und 0,15 bis 0,30 5 an V, wobei Fe im wesentlichenden Restprozentgehalt bildet, und welche durch einen Hochfrequenz-Erhitzungsprozeß gehärtet undgetempert ist.
    [2] Die kaltgeformte Feder nach Anspruch 1, bei welcherder Prozentgehalt an P 0,025 % oder niedriger und der Prozentgehaltan S 0,020 % oder niedriger ist.
    [3] Die kaltgeformte Feder nach Anspruch 1 oder 2, beiwelcher der Draht eine Zugfestigkeit von 1800 bis 2000 MPa und eineQuerschnittsreduktion von 35 % oder mehr hat, nachdem er durch denHochfrequenz-Erhitzungsprozeß gehärtet undgetempert wurde.
    [4] Die kaltgeformte Feder nach einem der Ansprüche 1 bis3, bei welcher der Draht eine Härtevon 50,5 bis 53,5 HRC hat, nachdem er gehärtet und getempert wurde, unddie Feder einem Kugelstrahlverfahren unterworfen wird, so daß die Innenspannung in0,2 mm Tiefe von der Oberflächeaus -600 MPa oder höherist.
    [5] Ein Verfahren zum Herstellen einer Schraubenfedervon hoher Ermüdungsfestigkeitund hoher Korrosionsermüdungsfestigkeit,bei welchem die Feder aus einem Stahlmaterial hergestellt ist miteinem Gehalt in Gewichtsprozenten von 0,45 bis 0,52 % an C, 1,80bis 2,0 % an Si, 0,30 bis 0,80 % an Ni, 0,15 bis 0,35 % an Cr und0,15 bis 0,30 % an V, wobei Fe im wesentlichen den Restprozentgehaltbildet, und das Verfahren die Schritte umfaßt: Herstellen eines Drahtesaus dem Stahlmaterial, Härtenund Tempern des Drahtes durch einen Hochfrequenz-Erhitzungsprozeß und Kaltwickelndes Drahtes zur Feder.
    [6] Das Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem der Hochfrequenz-Erhitzungsprozeß die Schritteeinschließt:Härtendes Drahtes bei einer Temperatur von 920 bis 1040°C während 5bis 20 Sekunden, rasches Abkühlendes Drahtes und Tempern des Drahtes bei einer Temperatur von 450bis 550°Cwährend 5bis 20 Sekunden.
    [7] Das Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem die Härtungstemperaturim Bereich von 940 bis 1020°Cund die Temperungstemperatur im Bereich von 480 bis 520°C liegt.
    [8] Das Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem der Drahtnach der Temperung rasch abgekühltwird.
    [9] Eine Stahlmaterialsorte zum Kaltformen einer durcheinen Hochfrequenz-Erhitzungsprozeß gehärteten undgetemperten Feder mit einem Gehalt in Gewichtsprozenten von 0,45bis 0,52 % an C, 1,80 bis 2,0 % an Si, 0,30 bis 0,80 % an Ni, 0,15% bis 0,35 % an Cr und 0,15 bis 0,30 % an V, wobei Fe im wesentlichenden Restprozentgehalt bildet.
    [10] Das Stahlmaterial nach Anspruch 9, bei welchem derProzentgehalt an P 0,025 % oder niedriger und der Prozentgehaltan S 0,020 % oder niedriger ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US20070267112A1|2007-11-22|
    US20040238074A1|2004-12-02|
    DE102004018406B4|2013-02-28|
    JP2004315944A|2004-11-11|
    JP4252351B2|2009-04-08|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2010-12-16| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2012-05-14| R016| Response to examination communication|
    2012-05-15| R016| Response to examination communication|
    2012-10-01| R016| Response to examination communication|
    2012-10-02| R016| Response to examination communication|
    2012-10-30| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2013-09-05| R020| Patent grant now final|Effective date: 20130529 |
    2015-07-28| R082| Change of representative|Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE MB, DE |
    2019-07-28| R082| Change of representative|Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE MB, DE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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