鋁系合金避震彈簧及其製造方法
2023-06-07 10:13:36 2
專利名稱：鋁系合金避震彈簧及其製造方法
技術領域：
本發明系關於 一種避震彈簧，尤指 一種使用鋁系合金材料製成的避 震彈簧及其製造方法設計。
背景技術：
一般應用於車輪工程領域的避震彈簧，大多系釆用彈簧鋼之類的材 料透過成形為條狀，以及再透過巻型加工手段製成一螺旋體，之後，藉 由熱處理之加工程序，使該螺旋體成為一具有預定彈性的彈簧，該彈簧 應用於車輪工程領域提供必要的避震性能。
輕量化系車輛設計工程師於設計車輛組成構件時所努力的目標，前 述鋼系避震彈簧在車輪工程領域，確可提供優異避震性能。基於輕量化 的目標，有人繼而研發出使用鋁系合金材料製成的避震彈簧。
所述之鋁系合金材料製成之避震彈簧雖可透過的合金材料的選用以 及後續之熱處理加工程序等，達到預定之緩衝避震性能，另可進一步透
過表面加工處理程序(如電鍍、陽極氧化處理等)，使該避震彈簧外 表面形成之一保護膜，用以提供耐腐蝕性能。惟目前一般應用於鋁系合 金之表面加工處理手段所成形保護膜，與該鋁系合金基體間的結合力不 佳，導致該保護膜之穩定性不足。對於應用於車輪工程之避震彈簧而言， 該成形於該避震彈簧外表面之保護層易被破壞，而降低該避震彈簧耐蝕 性。
發明內容
本發明之主要目的在於提供一種「鋁系合金避震彈簧及其製造方法， 克服鋁系合金避震彈簧耐蝕性不佳之缺點。
為達成前揭目的，本發明所設計之鋁系合金避震彈簧系包括一螺旋 狀之鋁系合金彈簧本體，以及一利用電弧氧化手段成形於該鋁系合金彈簧本體外表面成形有一氧化鋁陶瓷層。
本發明所設計之鋁系合金避震彈簧之製造方法主要系包括
使用鋁系合金材料成形 一彈簧本體，其系以擠制手段令鋁系合金材 料成形一棒材，再以巻型手段令該鋁系合金棒材形成螺旋狀彈簧本體；
對該彈簧本體施以熱處理步驟；
對熱處理後彈簧本體施以應力消除步驟；以及
以電弧氧化手段施加於該彈簧本體上，使其外表面成形一層與該彈 簧本體基體呈冶金結合之氧化鋁陶瓷層。
本發明藉由述鋁系合金避震彈簧及其製造方法設計，其特點在於 本發明除利用鋁系合金材質達到輕量化外，更利用該鋁系合金避震彈簧 外表面成形之氧化鋁陶資層提供耐蝕性能，更重要的是，該氧化鋁陶瓷 層系利用電弧氧化手段直接施加以該鋁系合金避震彈簧上所生成，該氧 化鋁陶覺層與該鋁系合金管體基體間系形 成冶金結合，使彼此間具有極 佳之結合力強及附著性而不易剝落，使該鋁系合金避震彈簧適於應用在 車輪工程領域中，而且，該電弧氧化系屬低汙染性之表面加工方式，且 操作筒易而容易，可依該避震彈簧設計或使用環境之需求而成形所須的 氧化鋁陶瓷層厚度，實為一項極具產業利用價值之實用避震彈簧及其制 法設計。
圖1為本發明鋁系合金避震彈簧之一較佳實施例立體示意圖。
圖2為第一圖所示鋁系合金避震彈簧較佳實施例之斷面示意圖。
圖3為本發明鋁系合金避震彈簧之製造流程圖。
圖4為本發明鋁系合金避震彈簧之一較佳實施例之製造流程示意圖。
主要組件符號說明
(1 )彈簧本體 (10)棒材
(2)氧化鋁陶覺層
具體實施方式
如圖l 、圖2所示，系揭示本發明鋁系合金避震彈簧之一較佳實施
例，該避震彈簧之構造主要系包括一螺旋狀之鋁系合金彈簧本體(1)，
所述鋁系合金可選自世界通用之美國鋁合金協會制定之AA規格7系列中 之一種鋁合金材料，所述7系列鋁合金材料之組成成份主要系包括銅 (Cu)1.2 2.6%(重量百分比)、鎂(Mg)2.0 3.0%(重量百分比)、鋅 (Zn)5.0 8.5。/o(重量百分比)，以及鋁(A1)(其餘重量百分比)；如圖2 所示， 所述之鋁系合金彈簧本體(1)外表面成形有一氧化鋁陶瓷層(2)， 所述氧化鋁陶瓷層(2 )之厚度依該鋁系合金彈簧(1 )線徑、外徑、 耐蝕性需求的高低以及使用的環境等因素而設定。
為製造前述之鋁系合金避震彈簧，如圖3 、圖4所示，本發明所設 計的鋁系合金避震彈簧製造方法，其步驟主要系包括
使用鋁系合金材料成形一彈簧本體(1 )，其系以擠制手段令鋁系 合金材料成形一棒材(10)，再以巻型手段令該鋁系合金棒材(10) 進一步形成為螺旋狀彈簧本體(1 )，所述鋁系合金材料系選用美國鋁 合金協會制定之AA規格7系列中之一種鋁合金材料；
對該彈簧本體(1 )施以熱處理，其中系先施以高溫淬火，再施以 低溫熱處理，使該螺旋體達成預定的硬度及彈性，所述高溫淬火，系令 該彈簧本體(1 )加熱至400 500。C之高溫後，再令其快速冷卻；所述低 溫熱處理可為單段式或多段低溫人工時效熱處理，其中，所述多段低溫 人工時效熱處理，可為先對該彈簧本體(1 )施以100~150°C，加熱時間 5~20小時之第一級熱處理步驟，接續施以150 200°C,力口熱時間5 20小 時之第二級熱處理步驟，再令該彈簧本體(1 )冷卻；
對熱處理後彈簧本體(1)施以應力消除步驟，所述之應力消除步 驟可選用熱處理加工方式或機械力加工方式等，用以消除該彈簧本體 (1 )內在殘留的內應力，避免該彈簧本體(1 )在使用過程中，因外 部施加的應力導致內應力超出其彈性限，而因應力釋放導致材料變形或 材料破裂等情事；以及
於該熱處理後之鋁系合金彈簧本體(1)外表面成形一層氧化鋁陶 瓷層(2 )，所述之氧化鋁陶瓷層(2 )系利用電弧氧化手段施加於該 鋁系合金彈簧本體(1 )外表面，使該鋁系合金彈簧本體(1 )在電弧作用下的放電火花燒結，於該鋁系合金彈簧本體(1 )表面生成以cc-Al203 及-八1203為主要成分並與該彈簧本體(1 )基體形成冶金結合的氧化鋁陶 瓷層(2 )。
本發明所設計之鋁系合金彈簧系利用電弧氧化手段施加於該鋁系合 金彈簧本體(1 )外表面，使該鋁系合金彈簧本體(1 )外表面在電弧 作用下的放電火花燒結生成一氧化鋁陶瓷層(2 ),前述之氧化鋁陶瓷 層(2 )可透過電弧氧化的工作參數設定而控制其厚度，並以一次或區 分多次進行而達到預定的厚度，所述之氧化鋁陶瓷層系 一具有良好耐蝕 性之成分，可為該鋁系合金彈簧增加其表面耐蝕性能，而且該氧化鋁陶 瓷層(2 )系與該鋁系合金管體(1 )基體形成冶金結合，彼此間之結 合力強、附著性佳，而具有不易剝落之優點。
因此，本發明藉由前述鋁系合金避震彈簧之設計，使其可應用於車 輪工程之避震系統中，提供所需的避震彈性，並能利用鋁系合金材質達 到輕量化，以及利用該鋁系合金避震彈簧外表面成形之氧化鋁陶瓷層提 供避震彈簧優異的耐蝕性能。更重要的是，本發明系令該鋁系合金彈簧 本體(1)外表面在電弧作用下的放電火花燒結生成一氧化鋁陶瓷層 (2 ),讓該氧化鋁陶瓷層(2 )與該鋁系合金管體(1 )基體間形成 冶金結合，使彼此間具有不易剝落之優點，讓該鋁系合金避震彈簧在車 輪工程領域中應用時，可以提供一項更具產業利用價值之實用避震彈簧。
權利要求
1.一種鋁系合金避震彈簧，系包括一螺旋狀之鋁系合金彈簧本體，以及一利用電弧氧化手段成形於該鋁系合金彈簧本體外表面成形有一氧化鋁陶瓷層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鋁系合金避震彈簧，其中，所述 鋁系合金可選自世界通用之美國鋁合金協會制定之AA規格7系列中之一 種鋁合金材料。
3. —種鋁系合金避震彈簧製造方法，主要系包括使用鋁系合金材料成形 一彈簧本體，其系以擠制手段令鋁系合金材料成形一棒材，再以巻型手段令該鋁系合金棒材形成螺旋狀彈簧本體； 對該彈簧本體施以熱處理步驟；對熱處理後彈簧本體施以應力消除步驟；以及 以電弧氧化手段施加於該彈簧本體上，使其外表面成形一層與該彈 簧本體基體呈冶金結合之氧化鋁陶資層。
4. 如申請專利範圍第3項所述之鋁系合金避震彈簧製造方法，其 中，所述鋁系合金材料系選用美國鋁合金協會制定之AA規格7系列中之 一種鋁合金材料。
5 如申請專利範圍第3或4項所述之鋁系合金避震彈簧製造方法， 其中，對該彈簧本體施以熱處理步驟系先施以高溫淬火，再施以低溫熱 處理。
6. 如申請專利範圍第5項所述之鋁系合金避震彈簧製造方法，其 中，所述之高溫淬火，系令該彈簧本體(1 )加熱至400 50(TC之高溫後， 再令其快速冷卻。
7. 如申請專利範圍第5項所述之鋁系合金避震彈簧製造方法，其 中，所述低溫熱處理為單段式低溫人工時效熱處理。
8. 如申請專利範圍第5項所述之鋁系合金避震彈簧製造方法，其 中，所述低溫熱處理為多段式低溫人工時效熱處理。
9. 如申請專利範圍第8項所述之鋁系合金避震彈簧製造方法，其 中，所述多^:低溫人工時效熱處理系先對該彈簧本體施以100 150°C,加熱時間5 20小時之第 一級熱處理步驟，接續施以150 200。C ，加熱時間 5~20小時之第二級熱處理步驟，再令該彈簧本體冷卻。
全文摘要
本發明系一種鋁系合金避震彈簧及其製造方法，其主要繫於一鋁系合金材料製成的彈簧本體外表面利用電弧氧化手段生成一氧化鋁陶瓷層，使該避震彈簧具有優異的耐蝕性能，且所述之氧化鋁陶瓷層系與該鋁系合金彈簧本體之基體間呈冶金結合狀態，而具有不易剝落之優點。
文檔編號F16F1/04GK101608678SQ20091016079
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月15日 優先權日2009年7月15日
發明者陳志成 申請人:環麒鋼鋁合金股份有限公司