Устройство для изготовления пружин своими руками

Устройство для изготовления пружин своими руками

Технология изготовления пружин играет важную роль и имеет большое значение для их беспроблемной долгосрочной эксплуатации. Упругие элементы – это высокотехнологичные изделия, требующие наличия квалификации и опыта от инженеров-конструкторов и технологов, а также хорошего парка оборудования на предприятии-производителе.
От того, насколько правильными были расчеты пружины, подбор материала с учетом требуемых характеристик и особенностей ее применения, а также используемые технологии и точность изготовления, зависит работа целого агрегата, где эта деталь будет комплектующей.

Процесс производства пружин сжатия

Если у Вас возникла необходимость приобрести пружины сжатия с короткими сроками (от 1 дня)

изготовления, Выберите удобный вариант отправки заявок:

1. Нажмите на один из значков или отправьте сообщение на
2. Напишите на или в форму обратной связи.
3. Позвоните нам — 8-800–201-52-77

Вашу заявку будет вести персональный менеджер, который вышлет вам расчет и сообщит сроки выполнения заказа.

Остались еще вопросы? Бесплатные консультации по номеру 8-800–201-52-77.

Витые пружины сжатия: особенности конструкции и эксплуатации

Данный тип пружин в процессе эксплуатации воспринимает нагрузки, прилагаемые в продольно-осевом направлении. Пружины сжатия изначально имеют просветы между витками, приложение внешней силы приводит к деформации, характеризующейся уменьшением длины изделия, и ограничивается тем моментом, когда витки соприкасаются. При отмене воздействия пружина должна восстановить свою форму и геометрические размеры, какими они были до приложения нагрузки.

Основными размерами, определяющими вид отдельной детали, являются:

• — Диаметр проволоки (прутков).
• — Количество витков.
• — Шаг навивки.
• — Диаметр изделия.

Наиболее распространенными являются цилиндрические винтовые пружины сжатия, у которых диаметр изделия одинаков по всей длине. Эти детали широко используются в разных отраслях промышленности: приборо- и машиностроении, горношахтной отрасли, газонефтедобыче, других.

Вообще же пружины сжатия могут иметь не только цилиндрическую форму, но и конусную, бочкообразную, более сложную. Шаг витков может быть постоянный и переменный, а навивка – по или против направления движения часовой стрелки.

Это вносит особенности в общепринятую технологию их изготовления.

Как делают пружины растяжения и сжатия

Один из центральных процессов изготовления – получение проволочной спирали. Он производится навивкой проволоки или прутка на оправку. Она может иметь цилиндрическую коническую или другую форму.

В зависимости от назначения изделия витки навиваются вплотную один к другому или с определённым шагом.

Плотная навивка обычно применяется для пружин растяжения, с шагом – для сжатия.

Холодный и горячий способы

Навивка пружинной проволоки на оправку может производиться с предварительным нагревом и без него.

При изготовлении изделий из тонкой проволоки нагрузка на оборудование невелика. Поэтому процесс можно вести холодным способом, без предварительного нагрева материала. Выбирая радиус оправки, следует учесть, что у до начала пластической деформации материалы сохраняют определённый запас упругости. После окончания навивки диаметр витков увеличивается.

Если проволока изготовлена из стали, обладающей в состоянии поставки высоким пределом текучести, перед началом процесса, её отжигают – нагревают и медленно охлаждают вместе с печью.

При изготовлении пружин и прутка большого диаметра (обычно более 16 мм) навивка ведётся горячим способом. Пруток нагревают до температуры, при которой текучесть снижается до минимума (около 600 С) и навивают на оправку, не охлаждая.

После окончания навивки у будущих пружин растяжения отгибают крайние витки, придают им требуемую форму. У пружин сжатия они могут шлифоваться, если последующая эксплуатация потребует плоских опорных поверхностей.

Термообработка после навивки

Как уже отмечалось ранее, механические свойства материалов пружин могут значительно меняться в зависимости от состояния материала.

Стальные – после завершения техпроцессов, связанных с пластической деформацией подвергают закалке и отпуску. Конкретный набор термических процессов определяется свойствами сталей и требованиями к готовым изделиям.

Пружины из других сплавов упрочняют другими способами, например, старением.

Требования к пружинам

Чтобы выполнять свою работу эффективно и правильно, эти элементы должны обладать хорошей прочностью, пластичностью, упругостью, выносливостью и релаксационной стойкостью.

Достижение этих качеств возможно при соблюдении многих факторов, в том числе:

• — Правильном выборе материала.
• — Грамотно проведенных расчетах.
• — Соблюдении технологии изготовления.

Качественные пружины должны соответствовать требованиям ГОСТ и техническому заданию конкретного заказчика.

Согласно стандарту предусмотрены три группы точности по контролируемым деформациям:

• — С допускаемым отклонениями до 5% (+/-).
• — До 10%.
• — До 20%.

В соответствии с этим определены три группы точности по геометрическим параметрам.

Важное требование к этим деталям – чистота поверхности, здесь не допускаются царапины и другие дефекты, так как они приводят к снижению прочности и надежности.

Область применения пружин сжатия

Пружина сжатия применяется буквально во всех промышленных областях. Так как степень их сжатия зависит напрямую от силы воздействия приложенной силы, то, чтобы изготовить часть измерительных, передаточных устройств, для которых требуется высокая точность работы, используется пружина сжатия. Важное свойство упругости пружин сжатия позволяет использовать их для работ с нагрузками, приложенными вдоль оси пружин и сокращающими их длину. Поэтому они отлично выполняют функцию амортизации, виброизоляции и буфера.

Требования к материалу

Пружины для работы в определенных условиях выбираются по типоразмерам с учетом характера и величины нагрузок, характерных для условий эксплуатации. Надежность работы этих деталей определяется многими факторами, в том числе – качеством и структурным состоянием металла/сплава после термической обработки, наличием остаточных внутренних напряжений. Кроме того, важно металлургическое качество стали/ сплава. Так что долговечная беспроблемная эксплуатация начинается с выбора материала с определенным комплексом свойств.

Винтовые пружины сжатия в зависимости от размеров, выполняемой работы и других факторов изготавливаются из различных сталей/сплавов, в том числе из конструкционных рессорно-пружинных, нержавеющих, других.

Наиболее широко используемыми материалами можно назвать сталь 60С2А ГОСТ 14959-79, а также 50ХФА, 51ХФА, 60С2ХФА и аналогичные сплавы. Из нержавеющих самое широкое применение находит сталь 12Х18Н10Т.

Как делают пружины растяжения и сжатия

Прежде чем давать ответ на вопрос, как делают пружины растяжения или сжатия, необходимо прояснить их назначение, характеристики и их зависимость от геометрических размеров, свойств материалов и других влияющих факторов.

Определение

Пружина – это свёрнутая в спираль металлическая проволока. Её назначение – восстановление своих первоначальных размеров после деформации, вызванной растяжением или сжатием, а также упругое сопротивление такой деформации.

Геометрические особенности

В зависимости от назначения витки могут прилегать один к другому или иметь между собой некоторое расстояние. Также они бывают постоянного (цилиндрические) или переменного (конические) диаметров.

Крайние витки у пружин растяжения, как правило, отгибаются перпендикулярно остальным, чтобы за них можно было зацепиться. У пружин сжатия в некоторых случаях их шлифуют для получения плоской опорной поверхности.

Требования к материалам. Механические характеристики и термообработка

Процесс растяжения или сжатия – это деформация. Чтобы она могла происходить многократно, возникающие при изменении размеров напряжения не должны превышать предел упругости, т. е. некую величину, после которой возможно полное восстановление размеров.

Механические характеристики металлов, из которых изготавливают пружины, зависят от термообработки. В частности, у большинства углеродистых и легированных сталей упругость повышается после закалки. Чтобы избежать хрупкости металла или сплава, повысить его выносливость – способность воспринимать многократные деформации – его дополнительно подвергают отпуску.

У других пружинных материалов, не являющихся сталями – например, сплава 36НХТЮ, бериллиевая бронза и др. – улучшение механических параметров происходит после старения (нагрева и выдержки при высокой температуре).

В процессе изготовления – навивке – металл должен хорошо деформироваться. Его предел текучести – напряжение, при котором пластическая (неупругая) деформация происходит без увеличения нагрузки – должен быть как можно более низким. Для этого материал будущего изделия перед началом технологического процесса отжигают.

Особенности технологии

В зависимости от предусмотренного назначения таких деталей и их спецификации уместно говорить об особенностях технологии их производства. Изготовление изделий из материалов, имеющих круглое сечение, может быть выполнено путем холодной или горячей навивки. Первым способом обычно изготавливают мелкие/средние пружины (из проволоки до 8 мм в диаметре), а вторым – крупные.

Кроме того, различие обуславливается применение различных видов термической обработки, что связано с необходимостью придать изделиям определенные характеристики.

Технология холодной навивки пружин без закалки

Навивка заготовок выполняется из проволоки, которая производителем заранее была подвергнута патентированию. Этот процесс представляет собой нагрев до температуры, превышающей интервал превращений, что отлично подготавливает материал для последующей холодной пластической деформации.

В сформированных навивкой заготовках обеспечиваются соответствие таких обязательных параметров, как:

• Диаметр (этот параметр может быть внутренним, средним или наружным).
• Количество предусмотренных витков (рабочих и общих).
• Шаг и размер по высоте изготавливаемой детали (учитываются изменения, возможные в результате последующей обработки).
• Правильность выполнения поджатия крайних витков.

Следующий этап – механическая отделка (торцевание), в процессе которой концевые витки (нерабочие) обрабатываются до образования поверхности, перпендикулярной оси. После этого производится термическая обработка – в данном случае – только низкотемпературный отпуск. Это придает постоянные упругие свойства и нивелирует созданные при навивке напряжения. Важный технологический момент – правильно определить температуру и время воздействия, ориентируясь на диаметр выбранного материала и требования стандартов. Термообработанные пружины подвергаются контролю и испытаниям на соответствие параметров требованиям чертежей.

Если по требованиям эксплуатации предусмотрено антикоррозионное покрытие, его нанесение становится последним этапом производства таких деталей. Только в том случае, если применялась гальваника, детали прогреваются для обезводороживания.

Технология холодной навивки пружин с закалкой и отпуском

Отличие данной технологии от описанной ранее начинается только на этапе термической обработки. Предыдущие действия: навивка и необходимая механическая обработка, выполняются точно так же.

Первым этапом термической обработки выполняется закалка: нагрев до определенной температуры (в зависимости от используемого материала), выдержка детали в течении указанного времени и принудительное (быстрое) охлаждение специальной среде, в основном в масле (иногда в воде, солевом растворе, других). Важно: для нагрева пружин под закалку их располагают горизонтально во избежание просадки под собственным весом.

Завершается термообработка отпуском – прогревом до сравнительно небольшой температуры и выдержкой строго определенное время для придания необходимых качеств.

После этого производится контроль таких параметров, как твердость, правильность сжатия/восстановления. Если предусмотрено технологией изготовления конкретной детали – применяется очистка пескоструем, упрочнение дробью, нанесение предотвращающего коррозию защитного покрытия.

Технология горячей навивки пружин с закалкой и отпуском

Горячая навивка подразумевает предварительный прогрев материала в электрической или газовой печи (возможный вариант – применение токов высокой частоты).

Подготовленная таким образом заготовка подвергается навивке согласно требованиям техзадания, разводке, а также торцовке и доводке геометрических значений с помощью инструментов. После этого деталь подается на закалку, параметры которой определяются используемым материалом, а потом – на отпуск.

По окончании термообработки производится контроль параметров и, если это необходимо, обжатие, заневоливание, другие дополнительные операции и обработка поверхности. Завершается процесс производства окрашиванием и сушкой.

Технологический процесс изготовления пружин.

Пружины и рессоры обычно работают в условиях многократных повторных нагружений. Такие детали должны обладать высокими упругими свойствами и выдерживать при эксплуатации большое число повторных нагружений без поломок и без осадки. Последнее означает, что при снятии нагрузки пружина или рессора должна полностью восстанавливать свои первоначальные размеры и форму. Многочисленными исследованиями установлено, что на долговечность работы пружин и рессор большое влияние оказывает качество и чистота обработки поверхности. Риски, волосовины, царапины и другие дефекты поверхности недопустимы, поскольку они резко снижают работоспособность таких деталей.
Пружины небольших размеров навиваются из твердой холоднотянутой проволоки диаметром до 6—8 мм. Проволока изготовляется из углеродистой стали и упрочняется путем особой термической обработки — патентирования. По существу это сочетание изотермической закалки с холодным волочением. После такой закалки проволока приобретает структуру сорбита и затем протягивается последовательно через несколько отверстий (фильер). Диаметр отверстия немного меньше диаметра проволоки, протягиваемой через него. В результате проволока постепенно утоняется до нужных размеров. Уменьшение диаметра проволоки происходит путем пластической деформации, которая сопровождается наклепом. Благодаря этому проволока приобретает высокие упругие и прочностные свойства.

После навивки пружин из такой проволоки термическая обработка нужна только для снятия напряжений, возникших при навивке. С этой целью проводится отпуск при 200—250 °С с выдержкой в течение 20 мин.

Для изготовления пружин небольших и средних размеров наряду с патентированной проволокой используется проволока, полученная методом деформационного упрочнения, который разработан на Горьковском автозаводе. Он заключается в том, что проволоку из сталей 45, 65Г и др. подвергают вначале нормализации, а затем холодному волочению. Из такой проволоки навивкой изготовляют пружины, а затем нагревают их до 280—300 °C и выдерживают в течение 20—40 мин. При этом происходит процесс, называемый деформационным старением, в результате которого получается необходимое упрочнение проволоки. Аналогичным образом можно изготовлять рессоры, производя вместо волочения холодную прокатку листов.

Пружины средних и больших размеров, а также рессоры изготовляют из легированных сталей 50Г, 60С2 и др. Углеродистые стали вследствие их низкой прокаливаемости не используются. Кремнистые стали имеют повышенную прокаливаемость, но склонны к обезуглероживанию. Марганцовистые стали обладают также повышенной прокаливаемостью, но в то же время склонны к трещинам при закалке.

Навивка пружин средних и больших размеров производится из прутков в горячем состоянии. После этого следует термическая обработка.

При этом рекомендуется руководствоваться следующими правилами:

1) нагрев пружин под закалку нужно проводить в горизонтальном положении либо подвешивать их на приспособлении типа елочки; в противном случае пружина под тяжестью собственной массы может дать осадку;

2) пружины растяжения, имеющие витки, прилегающие вплотную один к другому, нужно зажимать или обвязывать так, чтобы их не развело при нагреве;

3) длинные пружины малого диаметра во избежание коробления перед нагревом надо насаживать на оправку;

4) пружины в закалочную жидкость во избежание коробления нужно погружать в вертикальном положении;

5) независимо от марки стали закалку производить в масле;

6) для получения равномерных свойств отпуск пружин лучше проводить в селитряных ваннах, а если в камерных электропечах, то обязательно с вентиляторами;

7) проводить отпуск на твердость HRC 40—47.

Технологический процесс изготовления пружин больших размеров включает следующие операции: горячую навивку; разводку витков на заданный шаг; закалку; отпуск; шлифовку торцов; очистку. При механизированном производстве пружин можно совместить нагрев под навивку и закалку.

Основная трудность при изготовлении пружин — предупреждение коробления при закалке. С этой целью применяют оправки. При изготовлении пружин небольших размеров оправку применяют при отпуске. Если: такая пружина при закалке покоробилась, то при насаживании на оправку перед отпуском она выпрямляется, и в условиях нагрева при отпуске размеры ее фиксируются по оправке. Пружину больших размеров, покоробленную при закалке, трудно зафиксировать на оправке перед отпуском. В таких случаях следует производить закалку на оправке. Однако при этом конструкция оправки должна обеспечивать достаточно полный доступ закалочной жидкости к пружине.

Используемое оборудование и оснастка

Для изготовления пружин требуется различное оборудование, которое лучше всего соответствует требованиям каждого шага технологического процесса.

Навивка осуществляется или на специальных пружинонавивочных станках, или на переоборудованном для этих целей токарном оборудовании. Возможно также использование ручной оснастки или специализированных полуавтоматов. Дальнейшая обработка – механическая – осуществляется торцешлифовальными станками, а термическая – в закалочных и отпускных печах. Важно: для предотвращения коробления при термообработке используются специальные оправки. Для деталей небольшого размера они применяются при отпуске, а большие проходят закалку на оправке.

Контроль качества также проводится на специальном, предназначенном именно для этого процесса оборудовании.

Конфигурации пружин сжатия

Конфигурации таких изделий самые простые. Их предназначение – поглощать и аккумулировать механическую энергию. Зазор между витками (его еще называют шагом пружины) достаточно большой для упругого деформирования и эффективного противодействия приложенной нагрузке. Для равномерности усилий по оси торцовки опорных витков пружины должны быть правильной формы.

Виды деталей зависят:

• от диаметра используемого прутка;
• от необходимого количества витков;
• от размеров межвиткового шага;
• от заданного диаметра.

Техническая информация

Пружины сжатия— рассчитаны на уменьшение длины под нагрузкой. Витки таких пружин без нагрузки не касаются друг друга. Концевые витки поджимают к соседним и торцы пружины шлифуют.

Материалами для изготовления проволоки пружин сжатия являются высокоуглеродистые, легированные, нержавеющие стали, медные сплавы от 0,2 мм до 30 мм

Структура стали после закалки и отпуска — сталь 3, стали 50, 60, 65

Отпуск стали – вид термической обработки, применяемый для изделий, прошедших закалку с полиморфным превращением. Что значит «отпущенная сталь»? Это сталь, нагретая ниже температур, при которых происходит изменение типа кристаллической решетки. Далее металл выдерживается в нагретом виде определенное время, затем следует медленное охлаждение, как правило, на воздухе. Назначение отпуска – ослабление или ликвидация внутренних напряжений, увеличение пластичности и вязкости, некоторое уменьшение твердости, полученной при закалке, снижение хрупкости. От правильного выполнения термообработки во многом зависит качество закаленной детали. В зависимости от целевого назначения, выбирают оптимальный режим процесса.

Термообработка стали 65Г

Виды отпуска

Для этого вида термообработки характерны: невысокий нагрев детали до 150-250°C, выдержка при этих температурах и охлаждение на воздухе. При низком отпуске происходят следующие процессы:

• образуется структура «мартенсит отпуска» (продукт распада мартенсита, образующегося при температуре ниже аустенитно-ферритного превращения);
• частично устраняются внутренние напряжения;
• повышается вязкость без заметного снижения твердости.

Этот отпуск чаще всего проводится для инструментальных сталей.

Отпуск при невысоких температурах называют «старением». Виды «старения»:

• Искусственное. Детали нагревают до 120-150°C и выдерживают при этих температурах в течение 18-35 часов. Процесс проходит в ваннах с автоматическим регулированием температуры.
• Естественное. Осуществляется при комнатной температуре, инструмент и изделия выдерживают в таких условиях в течение трех месяцев и более.

«Старение» закаленных деталей и инструмента служит для стабилизации размеров при сохранении достаточно высокой твердости.

Температуры среднего отпуска лежат в интервале 300-500°C. При этом происходит достаточно существенное снижение твердости и повышение вязкости. Такая термообработка применяется для инструмента, который должен иметь значительную вязкость, прочность и упругость, а также для пружин и рессор.

Выполняется при температурах 500-650°C, приводит к образованию структуры, обеспечивающей изделию оптимальное сочетание прочности и пластичности. Применяется для деталей, изготавливаемых из конструкционных сталей 35,45, 40Х и предназначенных для эксплуатации при ударных нагрузках.

Определение! Операция закалки с последующим высоким отпуском называется «улучшением».

Исходный химический состав стали и требования к деталям, изготавливаемым из неё

Относясь к разряду экономнолегированных, сталь 65Г относительно дешёвая, что обуславливает её широкое и эффективное применение. В числе главных её компонентов находятся:

• углерод (в пределах 0,62…0,70 %);
• марганец (в пределах 0,9…1,2 %);
• хром и никель (до 0,25…0,30 %).

Все остальные составляющие – медь, фосфор, сера и т.д. – относятся к примесям, и допускаются в химическом составе данного материала в количествах, ограничиваемых госстандартом.

При достаточной твёрдости (например, после поверхностной нормализации она должна составлять не менее 285 НВ), и прочности на растяжение (не ниже 750 МПа), сталь 65Г обладает достаточно высокой для своего класса ударной вязкостью – 3,0…3,5 кг∙м/см2. Это даёт возможность использовать материал для производства ответственных деталей подъёмно-транспортного оборудования (в частности, ходовых колёс мостовых кранов, катков), а также пружинных шайб и пружин неответственного назначения.

Стоит отметить, что детали пружин, изготовленные из стали 65Г, плохо свариваются, а также не могут противостоять периодически возникающим растягивающим напряжениям (относительное удлинение не превышает 9%), а потому не подлежат применению в неразъёмных конструкциях машин и механизмов.

При проведении процессов холодного пластического деформирования сталь становится весьма малопластичной уже при малых (до 10%) деформациях, поэтому, при необходимости изготовления из неё пружин больших размеров, приходится применять нагрев исходных заготовок, даже под листовую штамповку. Впрочем, и в горячем состоянии предельные степени деформации стали 65Г не превышают 50…60%.

Несмотря на то, что в ходе деформационного упрочнения предел временного сопротивления материала увеличивается до 1200…1300 МПа, этих показателей недостаточно для того, чтобы придавать конечной продукции (например, пружинам) необходимую эксплуатационную прочность. Поэтому закалка и отпуск стали 65Г обязательны.

Как правильно отпустить закаленную сталь?

Эту операцию необходимо производить сразу после закалки, поскольку деталь может покрыться трещинами из-за присутствия высоких остаточных напряжений. При нарушении режима отпуска – недостаточном нагреве или малой выдержке – происходит «недоотпуск», при котором деталь сохраняет хрупкость. Для устранения этого недостатка применяют повторный отпуск.

Ориентировочная твердость стали (по Роквеллу) после термообработки в различных режимах, включающих закалку и отпуск

HRC после закалки

Твердость стали после отпуска, HRC

Оптимальные технологические процессы термической обработки материала

• Выбор режима термообработки диктуется производственными требованиями. В большинстве случаев для придания надлежащих физико-механических характеристик используют:
• нормализацию;
• закалку с последующим отпуском.

Температурно-временные параметры термической обработки и выбор её вида зависят от исходной структуры стали. Данный материал принадлежит к сталям доэвтектоидного типа, поэтому в его составе при температурах выше нижней точки аустенитного превращения — 723 °С — на 30…50 °С содержится аустенит в виде твердой механической смеси с незначительным количеством феррита. Поскольку аустенит – более твёрдая структурная составляющая, чем феррит, то интервал закалочных температур для стали 65Г будет существенно ниже, чем для конструкционных сталей с более низким процентным содержанием углерода. Таким образом, температурный интервал закалки стали данной марки должен находиться в пределах не более 800…830 °С.

Примерно такой же температурный диапазон применяют и для проведения нормализации – технологической операции термообработки, которую используют с целью исправления структуры материала изделия, для снятия внутренних напряжений, а при последующей механической обработке полуфабриката – и для улучшения его обрабатываемости.

Поскольку ударная вязкость у закалённой стали 65Г – пониженная, то после закалки изделия из неё, в частности, пружины, обязательно должны пройти высокий отпуск. Происходящие в ходе отпуска мартенситно-аустенитные превращения снижают уровень возникающих во время закалки внутренних напряжений, снижают хрупкость и несколько поднимают показатели ударной вязкости.

Переход высокого отпуска исключается из режима только в том случае, когда заготовка проходит изотермическую закалку. В результате высокого отпуска сталь 65Г приобретает структуру сорбита, характерными особенностями которой являются мелкодисперсность структуры при сохранении изначально высоких показателей твёрдости, что полностью соответствует эксплуатационным требованиям.

Режимы закалки стали 65Г

Для соблюдения тех характеристик, которые заданы техническими условиями на эксплуатацию деталей, при выборе режима закалки учитывают следующие составляющие:

• способ и оборудование для нагрева изделий до требуемых температур;
• установление нужного температурного диапазона закалки;
• выбор оптимального времени выдержки при данной температуре;
• выбор вида закалочной среды;
• технологию охлаждения детали после закалки.

Интенсивность нагревания предопределяет качество получаемой структуры. Для малолегированных сталей процесс ведут достаточно быстро, поскольку при этом минимизируется риск обезуглероживания материала, и, как следствие, потеря деталью своих прочностных параметров. Однако чересчур быстрый нагрев вызывает к жизни иные неприятности. В частности, для крупных деталей, с большими перепадами поперечных сечений это может вызвать неравномерное прогревание металла, с перспективой дальнейшего появления закалочных трещин, выкрашивания углов и кромок.

Для достижения максимальной степени равномерности нагрева сталь сначала подогревают в предварительных камерах термических печей до температур, несколько ниже закалочных – от 550 до 700 °С, и только потом деталь направляется непосредственно в закалочную печь. Быстрее всего нагрев осуществляется в расплавах солей, медленнее – в газовых печах, и ещё медленнее – в электрических печах. Именно поэтому поверхностная закалка изделий из стали 65Г в индукционных печах выполняется достаточно редко. Индуктор, как закалочный агрегат, используется лишь для изделий с малым поперечным сечением. При выборе вида нагревательного устройства важен также состав атмосферы, которая в нём создаётся. В частности, для термических печей, работающих на газе, стараются всемерно снижать длительность пребывания детали в печи, поскольку в противном случае происходит выгорание части углерода поверхностного слоя.

Исходя из нормируемой для стали 65Г температуры закалки в 800…820 °С, предельная величина обезуглероженного слоя не должна быть более 50…60 мкм.

Температурный диапазон закалочных температур может корректироваться в зависимости от конфигурации изделия. Например, если деталь имеет сложные очертания, малые габариты и изготовлена из листового металла, то оптимальной температурой будет нижняя граница указанного выше диапазона. Управляя температурой закалки (например, с помощью автоматических датчиков температуры), можно менять толщину закалённого слоя и величину зоны, которая прокалилась менее остальных. К подобным техническим решениям прибегают, когда различные части детали работают в разных эксплуатационных условиях.

Сталь 65Г не боится перегрева, однако при закалке по верхнему значению температурного диапазона ударная вязкость материала начинает уменьшаться, что сопровождается ростом зерён в микроструктуре.

Для снижения коробления деталей, которые имеют тонкие рёбра и перемычки, пользуются нагревом в соляных закалочных ваннах. Чаще применяют расплав хлористого натрия, а для раскисления в рабочий объём ванны добавляют буру или ферросилиций.

Выдержка при закалке изделий из стали 65Г при заданном температурном интервале происходит до тех пор, пока полностью не произойдёт перлитное превращение. Этот процесс зависит от размера поперечного сечения детали и способа нагрева. Охлаждение изделий после закалки производят не в воду, а в масло, это позволяет избежать возможной опасности растрескивания.

Технология термической обработки рессор

По конструкции и условиям работы рессоры транспортных устройств представляют отдельную группу упругих элементов. Рессорные листы должны обладать высоким сопротивлением статическим и циклическим нагрузкам, фреттинг–усталости, просадке и истиранию. Преобладающим видом нагружения является циклический изгиб.

Экспериментальные данные показывают, что химический состав рессорных сталей (кроме содержания углерода) оказывает незначительное (в пределах 10–15 %) влияние на характеристики циклической прочности. Основная цель легирования рессорных сталей заключается в обеспечении полной прокаливаемости рессорных листов. При этом используют дешевые и недефицитные легирующие элементы, увеличивающие прокаливаемость стали.

Основными технологическими характеристиками рессорных сталей являются склонность к перегреву и обезуглероживанию.

Действующий в настоящее время на большинстве заводов технологический процесс производства листовых автомобильных рессор включает рубку горячекатаных полос на мерные заготовки, доделочные операции (выдавливание фиксирующих кнопок, пробивку отверстий для стягивающих болтов, отгибку концов, загибку ушек), термическую обработку, в процессе которой проводят гибку полос, дробеструйный наклеп (двухсторонний или, по крайней мере, со стороны вогнутой поверхности), осадку и контроль. Доделочные (заготовительные) операции проводят при местном нагреве отдельных участков рессорных листов в щелевых газовых нагревательных устройствах или индукционным способом.

Принципиальная технологическая схема линии для комплектной термической обработки рессорных листов приведена на рис. 3.

Рис. 3. Технологическая схема линии для термической обработки рессорных листов:

1 – конвейерная печь для нагрева под закалку; 2 – конвейер закалочной печи;
3 – гибозакалочный барабан; 4 – транспортер закалочного бака;
5 – отпускная печь; 6 – конвейер отпускной печи; 7 – водяной бак; 8 – масляный бак

Для нагрева под закалку используют газовые или мазутные печи, а также электропечи. Для повышения производительности линий используют форсированный нагрев, предусматривающий значительный перепад температур между печью и нагреваемым металлом.

С учетом допустимых пределов температур нагрева при практически возможной точности поддержания температуры в печи и скорости прохождения конвейера через печь температуру печи поддерживают в пределах 980–1000 °С для листов из стали 60С2 и в пределах 880–900 °С из стали 50ХГ. При этом длительность нагрева листов толщиной 6–10 мм под закалку выбирают в интервале 10–25 мин.

Нагретые листы укладывают в гибозакалочный штамп, установленный на многопозиционном (на 8–12 позиций) барабане. Штамп закрывают и этим обеспечивают гибку листа; барабан поворачивается, погружая лист в закалочное масло. Для предотвращения деформации листов длительность их охлаждения в штампе должна составлять 40–60 с. Из закалочного штампа листы попадают на транспортер, перемещающий их из масляного бака к отпускной печи.

Отпуск листов осуществляется в конвейерной электропечи с укладкой листов на ребро перпендикулярно направлению движения конвейера. Температура отпуска для сталей 60С2 и 60ХГ соответствует 450–480 °С. Учитывая высокую плотность укладки листов на конвейере и перепад температур между зоной расположения термопар и металлом, температуру в печи поддерживают выше заданной температуры металла на 100–150 °С; длительность отпуска 45–50 мин. После отпуска листы охлаждаются в воде (в душевом устройстве), что позволяет ускорить технологический цикл, а также способствует устранению склонности к отпускной хрупкости второго рода.

Листы подвергают двойной закалке и отпуску. Первую (предварительную сквозную) закалку выполняют для упрочнения сердцевины листа и подготовки исходной структуры с тем, чтобы при второй (поверхностной) закалке с использованием скоростного индукционного нагрева получить поверхностный закаленный слов на глубину 0,15–0,2 от толщины листа с очень мелким зерном аустенита (14–15 балл по ГОСТ 5639–82). При поверхностном нагреве для второй закалки сердцевину листа отпускают на твердость НRС 38–40.

Наличие столь мелкого зерна в сочетании с высокими остаточными напряжениями сжатия в поверхностном закаленном слое с твердостью HRС 58–59 и упрочнением сердцевины на твердость HRС 38–40 обеспечивает высокое сопротивление листов статическим и циклическим нагрузкам.

В автоматической линии для термической обработки по новому методу рессорные листы толщиной 18 мм из стали 60С2 перемещаются через ряд последовательно расположенных индукторов и спрейеров. В линии осуществляется также выдавливание центрирующих кнопок и гибка листов.

Использование нового метода позволило повысить долговечность рессор, уменьшить их металлоемкость, полностью автоматизировать процесс термической обработки.

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 4845
Источник: http://texinfo.inf.ua/razdeli/materiali/stati/to_prugin.html

Технология последующего отпуска

Как уже указывалось, для получения структуры сорбита изделия из стали 65Г подвергают только высокому отпуску при температурах 550…600 °С, с охлаждением на спокойном воздухе. Для особо ответственных деталей иногда проводят дополнительный низкий отпуск. Диапазон его температур — 160…200 °С, с последующим медленным охлаждением на воздухе. Такая технология позволяет избежать накапливания термических напряжений в изделии, и повышает его долговечность. Для отпуска можно применять не только пламенные, но и электрические печи, оснащённые устройствами для принудительной циркуляции воздуха. Время выдержки изделий в таких печах — от 110 до 160 мин (увеличенные нормативы времени соответствуют деталям сложной конфигурации и значительных поперечных сечений).

В качестве рабочих сред при закалке стали 65Г не рекомендуется использовать воду и водные растворы солей. Ускорение процесса охлаждения, которое вызывает вода, часто сопровождается неравномерностью прокаливания.

Итоговый контроль качества закалки состоит в оценке макро- и микроструктуры металла, а также в определении финишной твёрдости изделия. Поверхностная твёрдость продукции, изготовленной из стали 65Г, должна находиться в пределах 35…40 НRC после нормализации, и 40…45 НRC – после закалки с высоким отпуском.

Компания Метпромснаб реализует сталь 65Г под заказ.

Термомеханическая обработка рессор и пружин

При высокотемпературной темомеханической обработке (ВТМО) рессорных сталей температуру аустенитизации принимают на 100–150 °С выше АС3, степень деформации 25–60 % при одновременном обжатии и до 70 % при дробной деформации. Оптимальные режимы ВТМО выбирают эмпирически для каждого изделия. В результате ВТМО достигается возрастание статической и усталостной (в том числе и малоцикловой) прочности, сопротивления разрушению, пластичности и ударной вязкости; понижение температуры порога хладноломкости, устранение обратимой отпускной хрупкости и уменьшение водородного охрупчивания при нанесении гальванических антикоррозионных покрытий.

Повышение комплекса свойств при ВТМО установлено для широкого круга пружинных сталей с различной степенью легирования: кремнистых (55С2, 60С2), хромомарганцевых (50ХГА), сталей марок 50ХФА, 45ХН2МФА и др. Наибольшая эффективность от ВТМО достигнута на сталях, содержащих карбидообразующие элементы – хром, ванадий, молибден, цирконий, ниобий и т. п. (стали марок 50ХМФ, 50Х5СМЗФ и др.).

При ВТМО возможно использование различных схем деформации (прокаткой, волочением, экструзией, штамповкой), но ввиду анизотропии упрочнения необходимо, чтобы направление, в котором достигнуто максимальное упрочнение совпадало с направлением действия максимальных напряжений при эксплуатации, т. е. схемы главных напряжений при ВТМО и в эксплуатации должны быть близки.

Важным преимуществом ВТМО, расширяющим область ее применения, является наследование субструктуры, созданной этой обработкой, даже после повторной закалки.

Перспективным методом обработки пружинных сталей является дополнительное упрочнение холодной пластической деформацией, осуществляемой после ВТМО.

В результате окончательного отпуска при 250 °С сохраняются прочностные характеристики стали и повышается ее пластичность.

Низкотемпературная термомеханическая обработка (НТМО) позволяет получить высокий комплекс пружинных свойств на углеродистых (У7А) и легированных сталях (70С2ХА и др.), что связано как с наследованием мартенситом дислокационной структуры деформированного аустенита, так и с развитием бейнитного превращения в процессе пластической деформации. Наиболее сильно после НТМО возрастает предел упругости. Эффект упрочнения при НТМО, как правило выше, чем при ВТМО. С точки зрения практического выполнения НТМО является более сложной обработкой.

Свойства стали после НТМО, особенно предел упругости и релаксационная стойкость, могут быть повышены в еще большей степени путем холодной пластической деформации с обжатием 10 % и старения.

Стабильность субструктуры и устойчивость упрочнения при нагреве стали после НТМО значительно меньше, чем после ВТМО. Повторная закалка почти полностью снимает эффект НТМО.

Недостатком НТМО является то, что рост упрочнения часто сопровождается снижением пластичности, повышением чувствительности к концентраторам напряжений.

Блок: 6/6 | Кол-во символов: 2948
Источник: http://texinfo.inf.ua/razdeli/materiali/stati/to_prugin.html

Кол-во блоков: 16 | Общее кол-во символов: 33591
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:

Технология изготовления и закалки пружины своими руками

Упругие элементы могут иметь различные пространственные формы. Исторически первыми пружинами освоенными человеком, были листовые. Их и сегодня можно видеть — это рессоры у большегрузных грузовиков. С развитием технологий люди научились изготавливать более компактные витые пружины, работающие на сжатие. Кроме них, используются и пространственные упругие элементы.

Особенности конструкции

Такие пружины при работе принимают нагрузку вдоль своей оси. В начальном положении между их витками существуют просветы. Приложенная внешняя сила деформирует пружину, длина ее уменьшается до тех пор, пока витки не соприкоснуться. С этого момента пружина представляет собой абсолютно жесткое тело. По мере уменьшения внешнего усилия форма изделия начинается возвращаться к первоначальной вплоть до полного восстановления при исчезновении нагрузки.

Основными характеристиками, описывающими геометрию детали, считают:

• Диаметр прутка, из которого навита пружина.
• Число витков.
• Навивочный шаг.
• Внешний диаметр детали.

Внешняя форма может отличаться от цилиндрической и представлять собой одну из фигур вращения: конус, бочку (эллипсоид) и другие

Шаг навивки бывает постоянный и переменный. Направление навивки – по часовой стрелке и против нее.

Сечение витков бывает круглым, плоским, квадратным и др.

Концы витков стачиваются до плоской формы.

Область эксплуатации

Шире других используются цилиндрические винтовые пружины постоянного внешнего диаметра и постоянного шага. Они применяются в таких областях, как

• Машиностроение.
• Приборостроение.
• Транспортные средства.
• Добыча полезных ископаемых промышленность.
• Бытовая техника .

и в других отраслях.

Применение пружины в быту

Как сделать пружину в домашних условиях своими руками

Чаще всего вопрос о том, как сделать пружину самостоятельно, используя для этого подручные средства, не возникает. Однако бывают ситуации, когда пружины требуемого диаметра нет под рукой. Именно в таких случаях возникает потребность в изготовлении этого элемента своими руками.

Изготовить небольшую пружину вполне реально

Конечно, пружины для ответственных механизмов, работающих в интенсивном режиме, лучше всего изготавливать в производственных условиях, где есть возможность не только правильно подобрать, но и соблюсти все параметры технологического процесса. Если же нестандартная пружина вам требуется для использования в механизме, который будет эксплуатироваться в щадящем режиме, то можно сделать ее и в домашних условиях.

Что потребуется

Чтобы сделать пружину своими руками, подготовьте следующие расходные материалы и оборудование:

• стальную проволоку, диаметр которой должен соответствовать размеру поперечного сечения витков вашего будущего пружинного изделия;
• обычную газовую горелку;
• инструмент, который обязательно есть в каждой слесарной мастерской;
• слесарные тиски;
• печь, в качестве которой может быть использовано и нагревательное устройство бытового назначения.

Навивать спираль легче с помощью приспособлений, конструкция которых зависит от размеров и жесткости пружины

Проволоку, если ее диаметр не превышает 2 мм, можно не подвергать предварительной термической обработке, так как ее легко согнуть и без этого. Перед тем как наматывать такую проволоку на оправку требуемого диаметра, ее необходимо разогнуть и тщательно выровнять по всей длине намотки.

Выбирая диаметр оправки, следует учитывать размеры пружины, которую вы собираетесь сделать в домашних условиях. Чтобы компенсировать упругую деформацию проволоки, диаметр оправки выбирают несколько меньше, чем требуемый размер внутреннего поперечного сечения будущего изделия.

Приспособление для навивки спиральной пружины

В том случае, если диаметр проволоки, из которой вы своими руками собираетесь сделать пружину, больше 2 мм, ее необходимо предварительно отжечь, так как без такой процедуры выравнивать ее и навивать на оправку будет затруднительно.

Пошаговая инструкция

Первое, что необходимо сделать, если вы собираетесь изготовить пружину своими руками, – это подобрать материал для такого изделия. Оптимальным материалом в данном случае является другая пружина (главное, чтобы диаметр проволоки, из которой она изготовлена, соответствовал поперечному сечению витков пружины, которую вам надо сделать).

Подбирая материал от старой пружины, вы будите уверены, что проволока сделана из закаленной высокоуглеродистой стали

Отжиг проволоки для пружины, как уже говорилось выше, позволит вам сделать ее более пластичной, и вы без особого труда сможете выровнять ее и намотать на оправку. Для выполнения такой процедуры лучше всего использовать специальную печь, но если таковой нет в вашем распоряжении, то можно воспользоваться любым другим устройством, растапливаемым дровами.

В такой печи необходимо разжечь березовые дрова и, когда они прогорят до углей, положить в них пружину, проволоку от которой вы собираетесь использовать. После того как пружина раскалится докрасна, угли надо сдвинуть в сторону и дать нагретому изделию остыть вместе с печью. После остывания проволока станет значительно пластичней, и вы без труда сможете работать с ней в домашних условиях.

Ставшую мягкой проволоку следует тщательно выровнять и начать наматывать на оправку требуемого диаметра. При выполнении такой процедуры важно следить за тем, чтобы витки располагались вплотную друг к другу. Если вы никогда не занимались намоткой пружин ранее, можно предварительно посмотреть обучающее видео, которое несложно найти в интернете.

Требования к пружинам

Для эффективного функционирования работы требуются следующие свойства:

• высокая прочность;
• пластичность;
• упругость;
• износостойкость.

Чтобы обеспечить проектные значения этих параметров, требуется правильно выбрать материал, точно рассчитать размеры, разработать и соблюсти технологию изготовления.

Государственными стандартами определяются требования к изготовлению пружин. По допустимым отклонениям они относятся к одной из точностных групп:

Схематическое изображение пружины

Строгие требования предъявляются к точности соблюдения геометрии, чистоте поверхности.

Не соответствуют стандарту изделия с царапинами и прочими наружными дефектами, снижающими ресурс изделия и срок его эксплуатации

Как закалить проволоку в домашних условиях? — Станки, сварка, металлообработка

Практически каждый домашний мастер знает, что почти из любой проволоки возможно сделать пружину и с успехом ее использовать в быту. В основном проблем с самостоятельным изготовлением детали не возникает. Однако иногда возникают ситуации, в которых необходимо сделать либо пружину нестандартных габаритов, либо придать ей повышенную прочность и упругость.

Для этого следует прибегнуть к операциям термообработки. Закалить пружину в домашних условиях вполне реально. Само собой, что самодельную деталь не стоит использовать в особо ответственных устройствах, работающих при повышенной нагрузке. Для таких целей рекомендуется использовать пружины, изготовленные в заводских условия.

Но для домашнего применения в устройстве, работающем в облегченном режиме рассматриваемая технология вполне подходит.

Какими способами можно в домашних условиях закалить сталь?

Многие инструменты, с которыми приходится работать в мастерской, должны иметь определенную прочность.

Домашние мастера задаются вопросом: «Как закалить сталь в домашних условиях?» От твердости режущей кромки часто зависит качество изделия. Конечно, многим известно, что для закалки требуется нагреть предмет, а потом резко охладить.

При этом можно услышать, как кто-то добился подобным способом необыкновенной твердости и прочности какой-либо детали.

Попытка самостоятельно закалить изделие на огне газовой плиты или ином источнике тепла оказываются безрезультатными. Разогретая до красного свечения заготовка при резком охлаждении повышает прочность незначительно, а иногда происходит и обратное явление – твердость снижается.

Требования к материалу

Прочностные параметры и отказоустойчивость изделия во многом определяются материалом, из которого его решили сделать. Металлурги выделяют в классификации сталей специальные рессорно-пружинные стали. Они обладают специфической кристаллической структурой, определяемой как химическим составом, так и проводимой термической обработкой изделий. Высоколегированные сплавы повышенной чистоты и высокого металлургического качества обеспечивают высокую упругость и пластичность, способны сохранять свои физико-механические свойства после многократных деформаций.

Популярность среди конструкторов механизмов приобрели пружинные сплавы 60С2А, 50ХФА и нержавейка 12Х18Н10Т

Последовательность действий

1. Прежде, чем закалить проволоку для пружины следует проверить материал основы и убедиться, что используемая проволока углеродистой стали.

2. Процедура отжига, как сказано ранее, способна добавить пластичности. Это облегчит процесс выравнивания и намотки на оправку. Для этого можно особую печь или любую подходящую. В быту закалять возможно в наиболее подходящей конструкции (металлической или кирпичной). Для этого разжигается обычный костер и после в уголь помещается будущая пружина. После нагрева заготовки докрасна проволоку нужно изъять и позволить остыть естественным путем. Остывшая проволока будет существенно мягче и с ней можно будет комфортно работать.

3. Размягченную проволоку следует полностью выровнять и приступить к намотке на оправку подходящего диаметра. Во время проведения процедуры нужно контролировать плотное расположение витков друг к другу. Для упрощения можно пользоваться шуруповертом.

4. Для придания требуемой упругости потребуется провести закаливание. Благодаря этой термической обработке деталь получается более твердая и прочная. Закалка пружин предполагает их прогрев до температуры от 830 до 870 градусов. Для этого допускается пользоваться газовой горелкой. Ранее уже мы говорили про закалку металла в домашних условиях.

Особенности технологии

Технологический процесс изготовления упругих элементов зависит от технических требований, предъявляемых к конструкции. Сделать пружину не так просто, как обычную деталь, которая не должна обладать особыми упругими свойствами. Для этого требуется специальное оборудование и оснастка.

Навивка пружин с круглым сечением витка проводится следующими методами:

• Холодная. Применяется для малых и средних размеров (диаметр проволоки до 8 миллиметров).
• Горячая. Для больших диаметров.

Технология навивки пружины

После навивки упругие элементы подвергают различным видам термообработки. В ее ходе изделие приобретает заданные свойства.

Особенности применения видов термообработки

Какой именно вид и режимы термообработки назначаются в конкретном случае, определяется используемой маркой стали/сплава, размером пружины и профилем заготовки, характером и условиями работы готового изделия.

Самый распространенный вариант термообработки пружин – это закалка в масле с последующим отпуском. Если исходная сталь характеризуется крупным зерном, предварительно производится нормализация.

Нагреваются пружины для закалки лежа, чтобы они не просели под собственным весом. Для некоторых типоразмеров могут быть использованы специальные оправки, позволяющие избежать искривления изделий, у пружин растяжения витки нужно зажимать или обвязывать. Температура закалки зависит от марки используемой стали/сплава, например для 60С2А – это 870 градусов, а для 50ХФА и 60С2ХФА – 850 градусов, причем в закалочную жидкость детали должны погружаться вертикально, дабы избежать коробления.

Следом проводится отпуск при достижении температуры для 60С2А – 420 градусов, для 50ХФА – до 450 градусов, для 60С2ХФА – до 470 градусов.

Мелкие и средние витые пружины, для изготовления которых используется патентированная проволока, подвергаются только отпуску. Проводимое изготовителем патентирование – это нагрев до температуры, несколько превышающей интервал превращений. Таким образом металл оказывается хорошо подготовленным к восприятию холодной пластической деформации. Отпуск проводится для исключения внутренних напряжений, появившихся в процессе навивки. Для этого производится нагрев до 200-250 градусов, длительность воздействия такой температурой – 20 минут.

Технология холодной навивки без закалки

Сначала необходимо сделать подготовительные операции. Перед тем, как из проволоки навивать заготовку, ее подвергают процедуре патентирования. Она заключается в нагреве материала до температуры пластичности. Такая операция готовит проволоку к предстоящему изменению формы.

В ходе операции навивки должны быть выдержаны следующие параметры:

• Внешний диаметр изделия (для некоторых деталей нормируется внутренний диаметр).
• Число витков.
• Шаг навивки.
• Общая длина детали с учетом последующих операций.
• Соблюдение геометрии концевых витков.

Холодная навивка без отпуска

Далее проводится стачивание концевых витков до плоского состояния. Это необходимо сделать для обеспечения качественного упора в другие детали конструкции, предотвращения их разрушения и выскальзывания пружины.

Следующий этап технологического процесса — термообработка. Холодная навивка пружин предусматривает только отпуск при низких температурах. Он позволяет усилить упругость и снять механические напряжения, возникшие в ходе навивки.

Исключительно важно точно соблюдать проектный график термообработки, тщательно контролируя температуру и время выдержки.

После термообработки необходимо сделать испытательные и контрольные операции.

Далее по необходимости могут наноситься защитные покрытия, предотвращающие коррозию. Если они наносились гальваническим методом, изделия подвергаются повторному нагреву для снижения содержания водорода в приповерхностном слое.

Закалка стали на открытом огне

Закалить металл возможно и в домашних условиях. Для легкого и полезного процесса закаливания надо развести костер и приготовить две большие тары. В огне должно быть много раскаленных углей.

В одну емкость наливается дизельное или моторное масло, в другую – чистая вода, лучше из колодца. Следует предварительно подготовить инструмент, которым надо будет держать раскаленное до пределов изделие.

Желательно найти кузнечные клещи, но если их нет среди инструментов, можно вооружиться чем-нибудь другим, похожим на клещи.

Когда предварительные работы сделаны, металлические сверла или другие предметы кладут в самый центр пламени, то есть на горячие угли.

Угольки насыщенного белого цвета раскаленнее остальных

За процессом закалки важно смотреть – пламя должно быть малиновым, а не белым. Если огонь будет окрашен в последний цвет, то есть угроза перегрева и даже сгорания металла

Необходимо, чтобы цвет распределялся по всей площади костра равномерным образом. На кромке изделия, которое подвергается закалке, не должны появляться черные пятна.

А если металл местами синеет, то это свидетельствует о том, что материал чересчур размягчился и стал излишне пластичен. Этого ни при каких обстоятельствах допускать нельзя.

Поэтому процесс требует повышенной внимательности, ведь можно перестараться и раскалить лезвие топора добела.

Когда металлическое оборудование прокалится в огне, его пора убирать из очага высокой температуры.

Раскаленный предмет нужно опускать в тару с маслом много раз с частотой в 3 секунды, пошагово увеличивая этот промежуток времени.

Медлить с этими действиями нельзя, нужно проделать операции по закалке металлической кромки скоро и резко.

Далее предмет погружают в ведро, куда налита вода, которую придется чуть-чуть взбалтывать.

На этом этапе не забывайте об осторожности, так масляные капельки на ноже или топоре могут вспыхнуть, очутившись в воде. Как правильно и неправильно погружать разные детали, в том числе сверла и дисковые фрезы воду, отражает таблица:

Как правильно и неправильно погружать разные детали, в том числе сверла и дисковые фрезы воду, отражает таблица:

Очень часто возникает необходимость закалить сверла. Тонкие длинные элементы не рекомендуется опускать в воду плашмя, иначе нижний слой металла, охлаждаемый первым, сожмется.

Сверла следует опускать в жидкость более толстым концом.

Если соблюдать все правила и предосторожности, то закалка своими руками не покажется сложной и опасной процедурой. Она принесет должный гарантированный эффект

Но порой в домашних условиях приходится закалять стальное оборудование или расплавлять цветной металл. Для таких операций необходима крайне высокая температура, 700-900 градусов.

А разогреть металлические предметы до такого показателя способна только муфельная печь или электропечь. Муфельную печь можно сделать самому. Электропечь в домашних условиях сделать вряд ли получится.

Технология холодной навивки с закалкой и отпуском

Первые этапы технологии совпадают с предыдущим процессом. На стадии термообработки начинаются изменения. Она проводится в несколько этапов:

• Закалка. Заготовку нагревают до заданной температуры, выдерживают от 2 до 3 часов. Далее подвергают скоростному охлаждению, погружая в емкость с минеральным маслом или солевым раствором. В ходе стадии закалки заготовки должны находиться в горизонтальном положении. Это позволит избежать из деформации
• Отпуск. Заготовку нагревают до 200-300° и выдерживают несколько часов для снятия внутренних напряжений и улучшения упругих свойств.

Далее также проводятся измерительные и контрольные операции. Прошедшие контроль заготовки направляют на пескоструйную обработку для снятия окалины. При необходимости следует сделать также и дробеструйную обработку для повышения прочности поверхностного слоя металла.

Завершает процесс нанесение защитного покрытия.

Качество и технологии

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПРУЖИН

Сущность термической обработки состоит в том, что нагрев

ом стали или сплава до определенной температуры, выдержкой при этой температуре и последующим быстрым или медленным охлаждением вызывает желаемое изменение свойств стали или сплава. Изменение свойств происходит в результате протекающих в стали превращений, изменяющих микроструктуру металла. Основными видами термической обработки стали и сплавов являются отжиг, нормализация, закалка, отпуск и старение. Отжигом называется процесс нагрева стали до одной из температур в интервале превращений, выдержки при этой температуре и последующего медленного охлаждения с печью. Отжиг применяют для улучшения структуры стали, улучшения ее обрабатываемости резанием, снятия внутренних напряжений, а также для подготовки к последующей термообработке. Отжиг снижает твердость и повышает вязкость стали. Нормализацией называется процесс нагрева стали до температуры выше интервала превращений, выдержки при этой температуре с последующим охлаждением на воздухе. Нормализацией достигается улучшение структуры стали, уменьшение внутренних напряжений и повышение механических свойств. Закалкой называется процесс нагрева стали до одной из температур в интервале превращений или выше его, выдержки при этой температуре и последующего быстрого охлаждения в воде, масле или другой среде. Закаленные стали в большинстве случаев требуют дальнейшей термической обработки (отпуска). Основное назначение закалки заключается в получении стали с высокими твердостью, прочностью и износостойкостью. Однако закаленная сталь обладает повышенной хрупкостью и легко разрушается .под действием ударных и изгибающих нагрузок. В закаленных деталях всегда имеются большие внутренние напряжения. Для уменьшения внутренних напряжений и повышения вязкости сталь подвергают отпуску. Отпуском называется процесс нагрева металла после закалки до температуры ниже интервала превращений, выдержки при этой температуре и охлаждения. Отпуск повышает вязкость стали при сохранении пределов прочности и упругости и уменьшает внутренние напряжения. Иногда для стабилизации свойств и размеров изделий, т. е. чтобы свойства и размеры не менялись со временем, изделия подвергают старению. Старением называется процесс длительной выдержки стальных изделий при комнатной температуре (естественное старение) или низкотемпературный нагрев с небольшой выдержкой (искусственное старение). В процессе термической обработки может возникать брак. При отжиге и нормализации могут возникнуть следующие виды брака: обезуглероживание, перегрев металла, пережог металла. Обезуглероживание — выгорание углерода с поверхности металла, что при последующей закалке может привести к образованию трещин. Перегрев возникает при нагреве металла до температуры, превышающей установленную, или при длительной выдержке металла в печи. При перегреве зерна металла укрупняются. Это приводит к снижению прочности, вязкости и способствует образованию трещин при закалке. Перегрев стали может быть устранен повторным отжигом или нормализацией. Пережог металла — окисление границ зерен, ведущее к потере прочности стали, является неисправимым дефектом. При закалке наиболее опасным видом неисправимою брака являются закалочные трещины, образующиеся при излишне резком охлаждении в результате действия больших внутренних напряжений. Другими видами брака при закалке являются обезуглероживание, перегрев и коробление деталей. Перегрев устраняют повторным отжигом, а чтобы избежать коробление, детали закаливают в специальных штампах и приспособлениях. Большое количество деталей в машинах воспринимает ударные нагрузки и работает на истирание. Такие детали (зубчатые колеса, ходовые крановые колеса, рабочие валки станов для холодной прокатки металла и др.) должны иметь высокую твердость и износостойкость поверхностного слоя и вязкую прочную сердцевину. Такое сочетание свойств может быть обеспечено поверхностной закалкой при нагреве токами высокой частоты, а также газопламенной закалкой и закалкой в электролите. При закалке высокоуглеродистых и легированных сталей структурные превращения в них происходят недостаточно полно и возможности стали для получения высокой твердости используются не полностью. Для повышения твердости, получения однородной структуры стали и для стабилизации размеров детали применяют обработку холодом при температурах от — 12 до —120° С, для чего применяют холодильные машины или смеси сухого льда со спиртом или ацетоном. Смеси обеспечивают охлаждение до —73° С. Для снятия внутренних напряжений после обработки холодом все детали подвергают отпуску при невысоких температурах (150 — 200°С). Высоких твердости и износостойкости поверхностного слоя детали достигают химико-термической обработкой, т. е. искусственным изменением химического состава поверхностных слоев стали толщиной от сотых и десятых долей до 1 мм. К видам химико-термической обработки относятся: цементация, цианирование, азотирование, алитирование, хромирование. Цементация — нагрев низкоуглеродистой стали (0,08—0,30% углерода) в карбюризаторе (науглероживающей среде) до температуры в интервале превращений или выше, выдержка при этой температуре и быстрое или медленное охлаждение. При цементации в результате насыщения углеродом поверхностного слоя происходит его упрочнение с сохранением мягкой и вязкой внутренней зоны. Цианирование — нагрев металла в цианизаторе, насыщающем сталь углеродом и азотом при температуре, как правило, 800 — 950° С, выдержка при этой температуре и охлаждение. Цианирование повышает твердость и износоустойчивость поверхности деталей из сталей с содержанием углерода от 0,10 до 0,40%, а также из высокохромистых и быстрорежущих сталей. Цементация и цианирование обычно сопровождаются процессом закалки с отпуском для получения высокой твердости поверхности (HRC56 — 67). Азотирование — нагрев стали в газообразном аммиаке до температуры не ниже 450° С, длительная выдержка при этой температуре и охлаждение. Этот процесс повышает износостойкость и антикоррозионные свойства тонкого поверхностного слоя стальных деталей. Перед азотированием детали подвергают закалке с отпуском при температуре 600° С на твердость HRC28 — 32. Алитирование — процесс диффузии алюминия в сталь, повышает жаростойкость. Хромирование — процесс диффузии хрома в сталь, повышает твердость, жаро- и коррозионную стойкость. Для получения требуемых свойств поверхностные слои стали насыщают также бором (борирование), кремнием (силицирование) и т. д. Термическая обработка оказывает исключительно большое влияние на свойства металла и качество пружин. Вид и режимы термической обработки назначают в зависимости от марки стали, профиля заготовки, размера пружины, а также.от условий службы и характера работы пружин. Пружины из высокоуглеродистых и легированных сталей подвергают закалке и отпуску, пружины из па-тентированной проволоки — только отпуску. Патентирование проволоки выполняется обычно на заводе-изготовителе. Патентирование заключается в нагреве стали до температуры выше интервала превращений с последующим охлаждением в ванне из расплавленного свинца или соли, либо на воздухе. Патентированием достигается повышение способности металла к холодной пластической деформации, а также улучшение физико-механических свойств. При строгом выполнении технологии термической об работки и высокой квалификации термиста гарантируется высокое качество и надежная работа пружин. Пружинные стали обладают низкой теплопроводностью. В связи с этим необходимо учитывать некоторые особенности нагрева под закалку некоторых марок пружинных легированных сталей. Например, высоком марганцовистые стали перед нагревом под закалку предварительно подогревают до температуры 400 — 500° С. Следовательно, стали под закалку нагревают ступенчато. Вследствие этого опасность образования трещин при нагреве до температуры закалки уменьшается.

Закалку производят следующим образом. Партию пружин укладывают и закрепляют на дне сетчатой металлической корзины. Пружины предварительно подогревают, если этого требует технология обработки стали, затем помещают в печь, нагретую до заданной температуры, и выдерживают при этой температуре до полного прогрева металла по всему сечению. Длительность выдержки зависит от размера сечения проволоки и марки .стали. После этого производится закалка в закалочной среде. Для предупреждения коробления при нагреве под закалку пружины сжатия до термической обработки скрепляют мягкой стальной проволокой, соединяя торцовые (нерабочие) витки с рабочими витками. Иногда для предупреждения короблений и искажений формы пружины применяют приспособления (рис. 67), а также простые швеллерные балки. Для закалки крупных пружин применяют чугунные обоймы. Обойма имеет форму бруса, в котором засверливаются отверстия с уступом для установки пружины. Обойма заполняется пружинами и устанавливается в печь для нагрева. Закалку осуществляют при осторожном погружении пружин в закалочную среду вместе с обоймой. Закалочными средами для пружинных сталей могут быть масло, вода, воздух и др. Жидкая закалочная среда помещается в специальный бак, который имеет систему охлаждения,»-для регулирования температуры закалочной среды. При закалке в воде происходит очень резкое охлаждение, что способствует образованию трещин в материале пружин. Такую закалку применяют для пружинных сталей очень редко, а если применяют, то добавляют в воду различные примеси (известь, мыло, мел и др.), для того чтобы уменьшить скорость охлаждения пружинной стали. Температура закалочной среды оказывает большое влияние на структуру и свойства стали после закалки. Например, если температура масла под закалку равна 60° С, то пружина не получает полной закалки, а закалка пружины в масле, нагретом до температуры 30° С, дает требуемую твердость. Масло является самой распространенной средой для закалки. Его применение обеспечивает изготовление пружин хорошего качества с наименьшим браком по термической обработке. Все закалочные среды имеют различную теплопроводность, и наиболее нагретые слои среды находятся в верхней части закалочного бака. Для того чтобы температура среды была равномерна по всему объему, через нее при помощи специальной трубки продувают сжатый воздух. Применяют и другие способы охлаждения и перемешивания закалочных сред. После закалки пружины подвергают отпуску для повышения вязкости и для уменьшения внутренних напряжений, полученных в результате резкого охлаждения при закалке. Отпуск пружин осуществляется обычно в отпускных печах, которые могут быть пламенными, муфельными .и электрическими. Часто отпуск пружин выполняют в соляных ваннах. Температура и время вы-держки при отпуске зависят от марки стали, диаметра пружины и проволоки. Отпуск пружин из патентированной проволоки заключается в нагреве их до температуры 250 — 350° С и выдержке при этой температуре в течение 15 — 3 0 мин. Если не производить отпуск пружин из патентированной проволоки, то при трехкратном и более обжатии то соприкосновения витков свободная высота пружины уменьшается, а пружина делает осадку без изменения количества витков и увеличивается в диаметре. При выполнении отпуска для таких пружин величи на осадки при трехкратном и более обжатии уменьшается почти вдвое, а упругие свойства увеличиваются. При этом наружный диаметр отпущенной пружины кесколь ко уменьшается, а количество витков увеличивается на 1—2%. Все изменения размеров пружин из патентированной проволоки, которые происходят при термической обработке, должны быть учтены при -навивке на автоматах, а также при выборе оправок и шага навивки пружин. Термическая обработка пружин уменьшает остаточные деформации за счет уменьшения внутренних напряжений, увеличивает упругие свойства и вязкость, благодаря чему обеспечиваются высокое качество и надежная работа пружин.

Вернуться к оглавлению

По вопросам размещения заказов на изготовление пружин обращаться:

Москва	Санкт-Петербург	Воронеж
Екатеринбург	Новосибирск	Краснодар
Красноярск	Нижний Новгород	Казань
Тольятти	Волгоград	Уфа
Пермь	Ростов-на-Дону	Самара
Тюмень

© 2015-2018 ООО «Пружинно-навивочный завод». Изготовление и продажа металлических пружин: производство пружин кручения, навивка пружин сжатия, тарельчатые пружины. Предлагаем подвески и опоры трубопроводов, а также стопорные кольца.

Технология горячей навивки с закалкой и отпуском

Перед навивкой заготовку нагревают до температуры пластичности одним из следующих методов

• муфельная печь;
• газовая горелка;
• высокочастотный нагрев.

Далее заготовка поступает на навивочное оборудование, Проводится корректировка геометрии и формирование плоских торцов.

Термическая обработка включает в себя закалку и низкотемпературный отпуск.

Графики термообработки строятся исходя из свойств материала и размеров заготовки.

Источник https://nicespb.ru/tehnologii/tehnologiya-izgotovleniya-ploskih-pruzhin.html

Источник https://intehstroy-spb.ru/spravochnik/termoobrabotka-pruzhin-i-ressor.html

Источник https://pressadv.ru/stali/termoobrabotka-pruzhin.html