彈性桿及其生產(chǎn)方法，及具有該彈性桿的床墊技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了彈性桿及其生產(chǎn)方法，及具有該彈性桿的床墊，所述彈性桿為彈簧鋼、不銹鋼、航空鋁或鋁合金材質(zhì)，有相對(duì)較硬的芯部和包裹在芯部外的相對(duì)較軟的外部，所述芯部和所述外部的洛氏硬度(HRC)相差0.1°～2.5°,所述芯部的晶粒度大于所述外部的晶粒度。所述彈性桿經(jīng)過(guò)超高頻感應(yīng)加熱處理，高頻感應(yīng)加熱處理，油淬火和中頻感應(yīng)加熱處理回火得到，具有優(yōu)異的硬度和抗屈服強(qiáng)度，不變形，抗疲勞，質(zhì)量均一，良品率高，性能安全。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
彈性桿及其生產(chǎn)方法，及具有該彈性桿的床墊
本專利技術(shù)涉及彈性桿
，具體地，涉及彈性桿及其生產(chǎn)方法，及具有該彈性桿的床。
技術(shù)介紹
蹦床彈性桿是蹦床的核心零件，其底端安裝在蹦床底框架上，頂端安裝在跳墊周邊，將跳墊支撐在底框架上。蹦床要求彈性桿要求具有一定的硬度和彈性。一方面支撐跳墊和玩家，另一方面張緊跳墊，使其具有良好的彈性。當(dāng)前，常用的蹦床的彈性桿的材質(zhì)為玻璃纖維，如中國(guó)專利技術(shù)專利CN101102821B公開(kāi)了一種蹦床，其彈性桿的材質(zhì)優(yōu)先為玻璃纖維桿。玻璃纖維拉伸強(qiáng)度高，剛性佳，彈性系數(shù)高，彈性限度內(nèi)伸長(zhǎng)量大，吸收沖擊能量大，但材料脆性大，不耐磨，容易斷裂。彈性桿斷裂對(duì)蹦床造成較大的破壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)玩家造成傷害。也有一些蹦床的彈性桿采用彈簧鋼。彈簧鋼的彈性取決于其彈性變形的能力，即在規(guī)定的范圍之內(nèi)，彈性變形的能力使其承受一定的載荷，在載荷去除之后不出現(xiàn)永久變形。然而，當(dāng)采用傳統(tǒng)熱處理工藝制作的彈簧鋼用于蹦床上是，在不斷的沖擊、振動(dòng)或長(zhǎng)期交應(yīng)力下使用，容易疲勞，拉伸強(qiáng)度和彈性降低，影響蹦床性能。因此，亟待研發(fā)新的彈性桿材料，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供了一種彈性桿及其生產(chǎn)方法，克服現(xiàn)有玻璃纖維材質(zhì)的彈性桿和采用傳統(tǒng)熱處理工藝制作的彈簧鋼材質(zhì)的彈性桿的上述缺陷，具有極高的抗拉強(qiáng)度、極高的彈性極限、極高的的疲勞強(qiáng)度，耐磨，不易彎折，安全性高。采用本專利技術(shù)所述方法生產(chǎn)的彈性桿產(chǎn)品質(zhì)量均一，性能穩(wěn)定，降低了不良率。所述彈性桿適用于支撐床墊，能夠防止床墊變形。本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：一種彈性桿，所述彈性桿的材質(zhì)為彈簧鋼，不銹鋼，航空鋁或鋁合金，具有相對(duì)較硬的芯部和包裹在芯部外的相對(duì)較軟的外部，其芯部和其外部的洛氏硬度(HRC)相差0.1°～2.5°,所述芯部的晶粒度大于所述外部的晶粒度。所述芯部和所述外部交接處沒(méi)有嚴(yán)格的界限。所述芯部的晶粒度為9級(jí)以上。較佳地，所述彈性桿，其芯部和其外部的洛氏硬度(HRC)相差0.5°～1.5°較佳地，所述彈性桿為圓桿，其直徑為1～20毫米。較佳地，所述的彈性桿為彈簧鋼，不銹鋼，航空鋁或鋁合金等材質(zhì)的金屬桿依次經(jīng)過(guò)超高頻感應(yīng)加熱處理，高頻感應(yīng)加熱處理，油淬火和中頻感應(yīng)加熱處理回火得到。所述的彈性桿的生產(chǎn)方法，包括如下步驟：(1)熱感應(yīng)處理：取直徑為1～20毫米的彈簧鋼，不銹鋼，航空鋁或鋁合金材質(zhì)的金屬桿，同時(shí)通過(guò)超高頻感應(yīng)加熱線圈和高頻感應(yīng)加熱線圈，超高頻感應(yīng)加熱線圈對(duì)所述金屬桿進(jìn)行由芯部向外部的超高頻感應(yīng)加熱處理,時(shí)長(zhǎng)1～3S或根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置時(shí)間,高頻感應(yīng)加熱線圈對(duì)所述金屬桿進(jìn)行由外部向芯部的高頻感應(yīng)加熱處理，時(shí)長(zhǎng)1～5秒或根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置時(shí)間，使其溫度達(dá)到870～910℃或根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置溫度；(2)油淬火：經(jīng)步驟(1)熱感應(yīng)處理后的所述金屬桿采用油噴淬方式冷卻，油溫度為850～880℃或根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置溫度，時(shí)長(zhǎng)2～5秒或根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置時(shí)間；(3)冷卻回火：經(jīng)步驟(2)處理的所述金屬桿清洗后，送入中頻感應(yīng)加熱線圈進(jìn)行由外部向芯部加熱的中頻感應(yīng)熱處理，使其外表溫度降低至450～520℃或根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置溫度，時(shí)長(zhǎng)2～5秒或根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置時(shí)間；(4)經(jīng)步驟(3)冷卻回火后的所述金屬桿快速冷卻，置于油槽中冷卻至常溫。較佳地，上述彈性桿的生產(chǎn)方法，還包括拉絲步驟，即通過(guò)強(qiáng)制潤(rùn)滑，將彈簧鋼、不銹鋼、航空鋁或鋁合金材質(zhì)的原材料拉絲成直徑1～20毫米的所述金屬桿。所述的彈性桿的生產(chǎn)方法，其特征在于，還包括前處理步驟，即：(1)檢查所述金屬桿表面是否存在劃傷、折疊、起皮、麻點(diǎn)、裂紋缺陷，檢測(cè)所述金屬桿直徑、不圓度，檢測(cè)金相組織是否正常，以及脫碳情況；(2)去除氧化皮：用機(jī)械方式除去所述金屬桿表面的氧化皮。所述的彈性桿的生產(chǎn)方法，還包括步驟(5)涂防銹油：在冷卻后的所述金屬桿表面涂上一層防銹油。所述超高頻感應(yīng)加熱處理的電流頻率為27-30兆赫(MHz)，加熱層深度0.1～0.18毫米。所述高頻感應(yīng)加熱的電流頻率為200～300千赫(kHZ),加熱層深度為0.5～2毫米。所述中頻感應(yīng)加熱的電流頻率為2.5～10千赫(kHZ),加熱層深度為2～8毫米。傳統(tǒng)的感應(yīng)加熱是將工件放到感應(yīng)器內(nèi)，感應(yīng)器一般是空心銅管，向空心銅管輸入中頻、高頻或超高頻交流電，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，磁束貫通被加熱的工件產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電流，因?yàn)楣ぜ?nèi)存在電阻，因此產(chǎn)生強(qiáng)的焦耳熱能，使工件溫度迅速上升。然而，這種感應(yīng)電流在工件上分布不均勻的，在表面強(qiáng)，而在內(nèi)部很弱，到芯部接近于0，也即集膚效應(yīng)，可使工件表面迅速加熱，在幾秒鐘內(nèi)表面溫度上升到800～1000℃，而工件芯部溫度升高很小。與傳統(tǒng)的感應(yīng)加熱不同的是，本專利技術(shù)所述的彈性桿的生產(chǎn)方法，在熱感應(yīng)處理的過(guò)程，同時(shí)用超高頻感應(yīng)加熱對(duì)所述金屬桿的芯部進(jìn)行加熱處理和高頻感應(yīng)加熱對(duì)所述金屬桿的外部進(jìn)行加熱，使得所述金屬桿芯部和外部都加熱升溫，且形成較大溫差。另外，由于加熱的時(shí)長(zhǎng)極短，熱量來(lái)不及擴(kuò)散達(dá)到所述金屬桿通體溫度一致，距離所述金屬桿橫截面中心0.1～0.18毫米及其鄰近范圍內(nèi)的溫度達(dá)到870～900℃，進(jìn)行奧氏體化，而外部未能達(dá)到奧氏體化溫度，不能形成奧氏體。經(jīng)過(guò)油淬火后，所述金屬桿橫截面一定范圍內(nèi)的奧氏體轉(zhuǎn)換為馬氏體等不穩(wěn)定組織結(jié)構(gòu)。而后，經(jīng)過(guò)中頻感應(yīng)加熱，進(jìn)行冷卻回火，再由馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榍象w，從而形成內(nèi)韌外軟的結(jié)構(gòu)。本申請(qǐng)所述金屬桿的生產(chǎn)方法，所述金屬桿通過(guò)熱感應(yīng)加熱升溫快，且在奧氏體化溫度下停留時(shí)間短，因此，可以獲得細(xì)晶粒的淬火組織，為后續(xù)回火得到良好組織創(chuàng)造了條件，而且所述金屬桿表面不會(huì)像傳統(tǒng)熱處理工藝那樣產(chǎn)生氧化、脫碳現(xiàn)象，顯著提高了材料表面質(zhì)量。冷卻回火時(shí)，采用中頻感應(yīng)加熱線圈進(jìn)行由外部向芯部加熱的中頻感應(yīng)熱處理，且回火時(shí)間短，使得所述金屬桿外部的熱量來(lái)不及傳遞到芯部，所述金屬桿芯部回火溫度較表面溫度略低，從而形成芯部比外部的硬度略高的特性，且所述芯部的晶粒度大于所述外部的晶粒度，從而提高鋼絲的彈性，并在保持材料較高的強(qiáng)度條件下，得到均勻細(xì)小的回火屈氏體組織，提高了材料的韌性。本申請(qǐng)所述金屬桿逐根等溫、等速地進(jìn)行熱感應(yīng)處理，油淬火，冷卻回火，整個(gè)工藝過(guò)程的溫度和時(shí)間由該工藝系統(tǒng)的控制系統(tǒng)嚴(yán)格控制，生產(chǎn)所得成品質(zhì)量穩(wěn)定均一，性能穩(wěn)定，這些特點(diǎn)也是傳統(tǒng)熱處理工藝難以達(dá)到的。所述金屬桿以10～30米/分鐘的速率依次進(jìn)行加熱處理，油淬火和冷卻回火。本申請(qǐng)還提供了一種具有上述的彈性桿的床墊，所述彈性桿繞所述床墊的邊緣或邊緣底部支撐所述床墊。本專利技術(shù)的有益效果為：本專利技術(shù)所述的彈性桿具有內(nèi)硬外軟的特性，芯部和外部的洛氏硬度(HRC)相差0.1°～2.5°，優(yōu)選相差0.5°-2.0°，能夠反復(fù)彎曲而不折斷，具有優(yōu)異的硬度和抗屈服強(qiáng)度，不變形，抗疲勞，適用于床墊，性能安全。經(jīng)過(guò)本專利技術(shù)所述的生產(chǎn)方法處理后的金屬桿，其平均晶粒度達(dá)到或超過(guò)9.0級(jí)，細(xì)化了顯微組織，降低了金屬桿的本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種彈性桿，其特征在于，所述彈性桿為彈簧鋼、不銹鋼、航空鋁或鋁合金材質(zhì)，具有相對(duì)較硬的芯部和包裹在所述芯部外的相對(duì)較軟的外部，所述芯部和所述外部的洛氏硬度(HRC)相差0.1°～2.5°,所述芯部的晶粒度大于所述外部的晶粒度。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種彈性桿，其特征在于，所述彈性桿為彈簧鋼、不銹鋼、航空鋁或鋁合金材質(zhì)，具有相對(duì)較硬的芯部和包裹在所述芯部外的相對(duì)較軟的外部，所述芯部和所述外部的洛氏硬度(HRC)相差0.1°～2.5°,所述芯部的晶粒度大于所述外部的晶粒度。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性桿，其特征在于，所述芯部的晶粒度為9級(jí)或9級(jí)以上。


3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性桿，其特征在于，所述的彈性桿的直徑為1～20毫米。


4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性桿，其特征在于，所述的彈性桿為彈簧鋼、不銹鋼、航空鋁或鋁合金材質(zhì)的金屬桿依次經(jīng)過(guò)超高頻感應(yīng)加熱處理，高頻感應(yīng)加熱處理，油淬火和中頻感應(yīng)加熱處理回火得到。


5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的彈性桿的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括如下步驟：
(1)熱感應(yīng)處理：取直徑為1～20毫米的彈簧鋼、不銹鋼、航空鋁或鋁合金材質(zhì)的金屬桿，同時(shí)通過(guò)超高頻感應(yīng)加熱線圈和高頻感應(yīng)加熱線圈，超高頻感應(yīng)加熱線圈對(duì)所述金屬桿進(jìn)行由芯部向外部的超高頻感應(yīng)加熱處理,高頻感應(yīng)加熱線圈對(duì)所述金屬桿進(jìn)行由外部向芯部的高頻感應(yīng)加熱處理；
(2)油淬火：經(jīng)步驟(1)熱感應(yīng)處理后的所述金屬桿采用油噴淬方式冷卻；
(3)冷卻回火：經(jīng)步驟(2)處理的所述金屬桿清洗后，送入中頻感應(yīng)加熱線圈進(jìn)行由外部向芯部加熱的中頻感應(yīng)熱處理，使其外表溫度降低；
(4)經(jīng)步驟(3)冷卻回火后的所述金屬桿快速冷卻，置于油槽中冷卻至常溫。

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王思琪，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：王思琪，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：廣東;44