Provozní podmínky pružin a pružin. Požadavky na pružinové materiály. Pružiny a listové pružiny jsou elastické prvky strojů a mechanismů. Proto během provozu zažívají vícenásobné střídavé zatížení, po jehož odstranění musíChceme ji kompletně obnovit do původní velikosti. Materiál použitý pro výrobu pružin a pružin proto musí mít kromě potřebné pevnosti σв> 1000 MPa za podmínek zatížení s poměrně dobrou tažností δ> 5 % a ψ> 20 % a mají vysokou mez pružnosti σу> 800 MPa. Kromě toho musí mít pružiny vysokou relaxační odolnost a při práci v agresivním prostředí (pára, mořská voda, různé roztoky) být odolné proti korozi.

Rozmanitost typů pružin používaných v technologii je velmi velká. Podle charakteru práce se pružiny dělí na pružiny působící v tlaku, tahu, krutu a ohybu, podle tvaru se dělí na šroubové, spirálové, kotoučové a ploché (obr. 34). Během provozu mohou pružiny vykazovat následující typy zatížení: statické, dynamické, cyklicky se měnící.

Rýže. 34. Různé typy pružin: а – válcová tlačná pružina; б – kuželová tlačná pružina z kruhového drátu; в – teleskopická tlačná pružina z obdélníkového průřezu; d – válcová tažná pružina; д – torzní pružina; е – plochá spirálová pružina; ж – balíček talířových pružin; з – talířová ohýbací pružina; и – listová pružina

Sl.16. K výrobě pružin se používají uhlíkové a legované oceli. Pružiny jsou vyrobeny pouze z legovaných ocelí. Jedná se o speciální skupinu konstrukčních ocelí s charakteristickým souborem vlastností, z nichž nejdůležitější je odolnost proti malým plastickým deformacím. Oceli musí mít malou zrnitost, jednotnou strukturu a spodní konstrukce, zvýšená čistota pro škodlivé nečistoty a nekovové vměstky.

U materiálů jsou neméně důležité technologické vlastnosti – nízká tendence k růstu zrna a oduhličení při tepelném zpracování, hloubková (průchozí) prokalitelnost, nízká kritická rychlost kalení, malá citlivost na popouštěcí křehkost. Vyrobitelnost pružinových ocelí určuje i jejich tažnost při plastické deformaci za tepla a za studena (válcování, ohýbání, tažení, kování, lisování).

Podle účelu se pružinové oceli dělí na: oceli pro všeobecné použití, výrobky z nichž pracují za normálních podmínek atmosférického vzduchu; speciální oceli, kdy elastické prvky z nich pracují v agresivním prostředí, při zvýšených teplotách. Pružiny a pružiny jsou zesíleny následujícími způsoby:

– plastická deformace za studena obecných ocelí s následným nízkoteplotním ohřevem (popouštěním);

– kalení na martenzit se středněteplotním popouštěním;

READ
Jak zkontrolovat napětí na snímači?

Sl.17. Tepelné zpracování pružin vyrobených z ocelí pro všeobecné použití. Hlavní výhodou takových pružin je jednoduchost a hospodárnost jejich výrobního procesu. To zajišťuje dlouhodobou a spolehlivou životnost. Absence kalení umožňuje získat vysokou přesnost konfigurace a rozměrů pružin s téměř úplnou absencí oduhličení a oxidace povrchu během tepelného zpracování.

Pro výrobu malých a středně velkých kroucených pružin, patentovaného drátu nebo pásky (průměr, tloušťka do 8 mm) ze středně uhlíkových ocelí s obsahem manganu 0,3-0,5 % a ocelí 65G a 70G s obsahem manganu 0,7 -1,0 jsou široce používané %, stejně jako uhlíkové instrumentální. Drát nebo páska se dodává ve třech pevnostních skupinách: 1P, 2P, 3P; se zvyšujícím se číslem skupiny se zvyšuje úroveň pevnosti. Blanky pro pružiny v patentovaném stavu mají tenkostěnnou perlitovou strukturu, která umožňuje navíjení ve studeném stavu bez delaminace a praskání.

Po navinutí ve studeném stavu procházejí pružiny nízkým popouštěním při teplotě 175-250°C s dobou výdrže 20 minut až 1 hodina, aby se uvolnilo pnutí, zvýšila se mez pružnosti a odolnost, relaxační odolnost a zajistila se rozměrová stálost pružiny. pružiny. Konkrétní doba držení závisí na průměru (tloušťce) drátu nebo pásky. Pro temperování se používají vanové pece s horkým olejem nebo roztavenými solemi. Pro snížení deformace plochých pružin při temperování je nutné použít speciální matrice.

Sl.18. Tepelné zpracování pružin vyrobených z ocelí pro všeobecné použití, zpevněných kalením a popouštěním. Pro výrobu pružin zpevněných kalením a popouštěním se používají uhlíkové (65, 75) a legované oceli (60S2A, 50HFA, 60S2N2A), pro pružiny pouze legované. Pružiny z uhlíkové oceli s nízkou prokalitelností jsou vyráběny z drátu o průměru do 6 mm. Výhodou legovaných ocelí oproti uhlíkovým ocelím je zvýšená prokalitelnost a vyšší pevnostní a plastické vlastnosti. Oceli legované křemíkem jsou však náchylné k tvorbě povrchových defektů při tváření za tepla, oduhličování a grafitizaci. V důsledku oduhličení vnějšího povrchu se výrazně snižuje odolnost proti dlouhodobému zatížení a únavová pevnost. Proto je třeba ohřev pramenů a pramenů provádět v ochranných prostředích nebo solných lázních.

Tepelné zpracování pružin závisí na způsobu jejich výroby. Technologický postup výroby pružin navíjením za tepla obecně zahrnuje následující operace:

– odřezávání obrobků, tažení nebo válcování konců obrobků za tepla (950-1150 °C);

– navíjení nebo lisování za tepla (800-1000 °C);

READ
Jak snížit hluk potrubí?

– odříznutí konců, broušení a broušení konců pružin (v případě potřeby), tepelné zpracování;

– čištění od vodního kamene hydropískováním nebo otryskáním brokem.

Sl.19. Pružiny velkého průměru jsou vyrobeny z tyčí válcovaných za tepla. Jsou kaleny v oleji po navinutí při teplotě 840-860°C a podrobeny středoteplotnímu temperování 300-470°C s dobou výdrže 0,3-1,5 hod. Režimy popouštění jsou určeny průměrem (tloušťkou) obrobek a požadované vlastnosti výrobků. Při uvedených teplotách popouštění se dosahuje nejvyšší meze pružnosti ocelí. Aby se zabránilo posunům a změnám velikosti závitů, jsou zodpovědné pružiny chlazeny během kalení na trnech (obr. 35). Deformaci pružiny lze eliminovat uvolněním. K tomu se na trn nasadí tvrzená pružina a upne se klínem (obr. 36). V tomto stavu jsou pružiny uvolněny, při uvolnění v sevřeném stavu je eliminováno zkroucení pružin.

Rýže. 35. Zařízení pro kalení tlačných pružin na trnu

Rýže. 36. Typ pružiny: a – po vytvrzení; b – na trnu před uvolněním; c – po dovolené

Izotermické kalení pružin a pružin umožňuje získat nižší bainit v ocelové konstrukci při izotermické udržovací teplotě 280. 350 °C. Tato struktura poskytuje výrobkům vyšší hodnoty meze pružnosti, houževnatosti a únavové pevnosti ve srovnání s objemovým kalením a popouštěním. Kromě toho se snižuje úroveň napětí a sklon oceli ke křehkému lomu během provozu. Pro zvýšení meze pružnosti a odolnosti proti relaxaci se po izotermickém kalení provádí popouštění při 300-350 °C.

Sl.20. Technologie jarního tepelného zpracování zahrnuje kalení a popouštění. Pro výrobu pružin se používají oceli 60C2(A), 50KhG(A), 60KhGS, 50KhFA atd. Plechy pružiny se řežou za studena, následně se do nich vysekávají otvory, konce se stahují dozadu a uši jsou za tepla ohnuté (viz obr. 34). Tepelné zpracování, například oceli 50HGFA, se provádí podle následujícího režimu. Plechy se vloží do pece k zahřátí na vytvrzení (teplota první zóny je 600-700 °C, druhé – 800-850 °C a třetí – 850-880 °C). Expozice se provádí rychlostí 1,2-1,5 minuty na 1 mm řezu. Plechy po zahřátí vstupují do ohýbacího a kalícího stroje, kde se provádí ohýbání a kalení s chlazením v cirkulujícím oleji při teplotě 40-60 °C (obr. 37).

Rýže. 37. Schéma linky na tepelné zpracování pružinových plechů: 1 – dopravníková pec pro ohřev na kalení; 2 – dopravník kalící pece; 3 – ohýbací kalicí buben; 4 – dopravník kalící nádrže; 5 – temperovací pec; 6 – dopravník temperovací pece; 7 – nádrž na vodu; 8 – olejová nádrž

READ
Co je to loft v jednoduchých slovech?

Po vytvrzení se jarní listy temperují na 550-600 °C s dobou výdrže 40-45 minut. Plechy se pokládají na okraj v temperovací peci. Po temperování se provádí ochlazení v nádrži s vodou, aby se vyloučilo zkřehnutí při popouštění druhého typu. Tepelně zpracované pružinové plechy jsou tryskané, což výrazně zvyšuje jejich mez únosnosti. Zbytková tlaková napětí na vnějších vrstvách způsobená tryskáním snižují tahová napětí ve vnějších vláknech zakřiveného plechu a zvyšují jeho trvanlivost.

Sl.21. Kontrola kvality produktu spočívá ve 100% externí kontrole povrchu, zda na něm nejsou stopy, vlasové linie a praskliny. Magnetická detekce defektů se používá k ovládání kritických pružin. U pružin procházejících kalením se tvrdost kontroluje. Hotové pružiny jsou podrobeny následujícím typům řízení:

Stanovení výšky po minimální a maximální pracovní zátěži. Často se používá komprese (3-10krát), dokud se zatáčky nedotknou.

Dlouhodobé zatížení (zajetí), prováděné stlačením při napětí o 10% vyšším než pracovní, s expozicí pod zatížením 10-30 hod. U méně kritických pružin se používá krátkodobé zajetí na 2-3 minuty. Velké vinuté pružiny se doporučuje omezit na napětí 0,5 σ,2.

Zkouška odolnosti (počet cyklů před porušením), náraz volně padajícím břemenem na beranidlo, zkouška kroucením se stanovením krouticího momentu a úhlu zkroucení.

Jarní otužování jako druh tepelného zpracování. Požadavky na materiál pro výrobu výrobku, GOST. Symbol drátu pro pružiny. Nuance výrobního procesu a metody kalení doma.

Springs

Vytvrdit pružinu znamená podrobit ji tepelnému zpracování za účelem zvýšení pevnosti, pružnosti, tvrdosti a tažnosti výrobku, což v konečném důsledku ovlivní fyzikální a chemické vlastnosti a životnost. Podstatou procesu je ohřev na teplotu, při které se kovová struktura přemění do zvláštního stavu, a vysokorychlostní chlazení v různých prostředích včetně chlazení na vzduchu. Volba technologie kalení závisí na jakosti oceli, ze které je pružina vyrobena, a na průměru drátu. Tato operace se provádí v průmyslových a domácích podmínkách.

Domácí pružina se nedoporučuje používat v zařízeních pracujících při zvýšené zátěži.

Požadavky na drát a jeho průměr

Ocelový drát pro výrobu pružiny, která bude následně kalena, musí splňovat požadavky stanovené v GOST 14963-78. Podle dokumentu je klasifikován podle následujících kritérií:

  • metoda navíjení (studená a horká);
  • způsob povrchové úpravy (bez povrchové úpravy a s povrchovou úpravou);
  • přesnost výroby (normální a zvýšená);
  • třída mechanických vlastností (obecné a kritické použití);
  • průměr (od 0,5 do 14 mm);
  • typ dodávky (v tyčích nebo cívkách).
READ
Jak pochopit, který kohoutek teplé vody?

Pružiny a drát k tomu

V průmyslových podnicích jsou pružiny vyráběny z drátu o průměru nejvýše 16 mm metodou studeného vinutí a až 80 mm metodou horkého. Ve výrobě se navíjejí pomocí otočného trnu, podávacích válečků a jednoho nebo dvou dorazových čepů.

Výrobky jsou vyráběny z drátu jakosti 51ХВА, 70С3А, 65С2ВА, 60С2А, 65Г, 60ХВА s broušeným, leštěným povrchem nebo bez broušení a leštění. Na základě této charakteristiky a způsobu výroby se drát vyrábí v tyčích nebo svitcích následujících skupin:

  • A, B, C, D, E – se speciální povrchovou úpravou;
  • N – bez povrchové úpravy.

Symbol drátu v technické dokumentaci a na doprovodných štítcích se skládá z číslic a písmen:

  • 1 – jakost oceli;
  • 2 – metoda povrchové úpravy;
  • 3 – přesnost výroby;
  • 4 — třída mechanické přesnosti;
  • 5 – způsob navíjení;
  • 6 – průměr v mm;
  • 7 – označení normy.

Například drát s leštěným povrchem z vysoce přesné oceli třídy I 60C2A pro horké vinuté pružiny o průměru 2,0 mm bude mít následující označení:

60S2A – A – P – I – GN – 2,0 GOST 14963-78

Státní norma stanovuje maximální přípustné odchylky, nekulatost a nepřípustnost určitých druhů vad, dále způsoby balení a přepravy.

Vytvoření pružiny vlastníma rukama

  • druh oceli, ze které bude výrobek vyroben;
  • průměr drátu;
  • počet závitů vinutí;
  • otočit krok.

Jarní kresba

Domácí výrobek lze vyrobit na trnu a pomocí šroubováku. Dále budete potřebovat kleště, kladivo, svěrák, zdroj ohřevu (sporák, plynový hořák, oheň), chladící médium a další příslušenství.

Nejjednodušší výrobní metodou je ruční navíjení drátu na tyč vhodného průměru. V tomto případě je nutné zajistit, aby závity těsně přiléhaly k sobě.

Proces výroby pružiny pomocí šroubováku je vidět na videu:

  1. Drát musí být absolutně rovný. Pokud je výrobek vyroben z nerovné nebo staré pružiny, musí být vyrovnán.
  2. Drát musí být zbaven rzi, oleje a jiných nečistot. K tomu použijte roztok sody nebo chemikálie k rozpuštění olejů a odstranění rzi. Doporučuje se otřít drát pilinami.
  3. Před navinutím musí být drát o průměru větším než 2 mm podroben žíhání zahřátím do červena (teplota do 400 °C) a ochlazením na vzduchu.
  4. Při navíjení je nutné řídit polohu závitů vůči sobě. Měly by těsně přiléhat jedna k jedné.
READ
Co je při stavbě domu nejdražší?

Kalení pramenů doma lze provést několika způsoby: pomocí plynového hořáku, topení v kamnech z cihel nebo kamene nebo jednoduše v ohni. Zahřívání by mělo být provedeno na teplotu přibližně 870 °C. To je určeno okem podle barvy drátu: během procesu zahřívání se stává téměř bílým. Poté se musí umístit do oleje (transformátoru, vřetena nebo jiného kapalného média), které zajistí pomalé chlazení. Připomeňme, že prudké ochlazení může způsobit praskliny, které negativně ovlivní kvalitu pružiny.

Ve výrobních podmínkách jsou pružiny umístěny v síťovém koši, někdy předehřátém (v závislosti na jakosti oceli). Tento koš je umístěn do kalící pece, která je zahřátá na požadovanou teplotu a udržována po určitou dobu, aby se materiál zahřál v celém průřezu. Za stejným účelem jsou pružiny upevněny drátem nebo umístěny ve speciální kleci. Doba výdrže pro každou jakost oceli se vypočítá a zvolí s ohledem na materiál pružiny a její průměr. Ve výrobě se obvykle používají speciální schémata. V závislosti na těchto parametrech se také volí zhášecí médium. Může to být olej, kapalné zhášecí médium, vzduch atd. Kapalným médiem je voda, do které byla v určitých množstvích přidána křída, vápno nebo mýdlo. Přítomnost těchto prvků ve vodním prostředí umožňuje snížit rychlost ochlazování a zabránit vzniku trhlin v kovu pružiny.

Doma se jako kapalné médium obvykle používá mýdlový roztok nebo transformátorový olej, který se v dostatečném množství nalije do nádoby. Prameny by v něm měly být zcela ponořené a vychladnout tam na pokojovou teplotu.

Ručně vyrobenou pružinu se doporučuje po určitou dobu udržovat ve stlačeném stavu. Obvykle se doba zdržení pohybuje od 20 do 40 hodin.

Kvalita zpracování a spolehlivost podomácku vyrobené pružiny závisí na technologii její výroby. Správně provedené tepelné zpracování sníží zbytkové deformace a zvýší elasticitu a viskozitu. Kalení znamená získání vysoce kvalitních indikátorů, které umožní použití pružiny ve výrobcích pro kritické účely.

Tepelné zpracování pružiny pomocí dostupných prostředků je znázorněno na videu:

Prosíme ty, kteří se doma zabývali výrobou pružin, aby se v komentářích k textu podělili o své zkušenosti a řekli nám, jak probíhala příprava na navíjení, samotný proces výroby a tepelné zpracování.