СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРУЖИН Российский патент 2011 года по МПК C21D9/02 C21D1/78 B23P6/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к способам восстановления упругих свойств пружин, и может быть применено на предприятиях по ремонту сельхозмашин, транспорта, вооружения, грузоподъемной или иной техники.

Уровень техники

Известен способ восстановления упругости пружин, заключающийся в принудительном растяжении и нагреве пружин до необходимой температуры. В ремонтной практике этот способ широкого распространения не получил из-за невысокой производительности и несоответствия требований технологического процесса условиям ремонтных предприятий [1].

Известен способ восстановления пружин, заключающийся в растяжении пружины, нагреве и охлаждении с помощью специального устройства [2]. Однако он не обеспечивает восстановление упругости всех пружин, попадающих на ремонтное предприятие. Например, невозможно восстановить пружины, потерявшие упругость в результате неперпендикулярности торцов или различного изменения шага между витками. Так как здесь растяжение пружины осуществляется за крайние витки, то и после восстановления пружины имеют неперпендикулярность торцов или разный шаг между витками. Во время эксплуатации это приводит к неравномерному распределению нагрузки между витками и вызывает в наиболее нагруженных витках напряжения и деформации, превышающие допустимые. Также отсутствует защита пружины от обезуглероживания при закаливании, отсутствуют операции дробеструйного упрочнения пружины и заневоливания, что не позволяет достичь первоначального качества у восстановленной пружины.

Более того, имеется множество пружин, подвергаемых при изготовлении закаливанию, растянуть которые не представляется возможным из-за большого диаметра витка и связанного с этим обстоятельством большого сопротивления растяжению. Возникшие после растяжения моменты сопротивления растяжению уменьшают силы (F₁, F₂) восстановленной таким образом пружины, что не позволяет считать восстановленную пружину равноценной первоначально изготовленной.

Все это является недостатком названных способов восстановления пружин.

Раскрытие изобретения

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в разработке технологического процесса, позволяющего расширить технологические возможности способа и повысить качество пружин.

Технический результат достигается за счет наличия новых операций технологического процесса и новой их последовательности, а именно сущность изобретения заключается в том, что в способе изготовления пружин, включающем в себя растяжение, нагрев и охлаждение пружины, отличающемся тем, что перед растяжением пружину нагревают и нормализируют или отжигают, затем растягивают с шагом, превышающим шаг готовой пружины, производят термообработку и дробеметный наклеп, выполняют операцию прессовки пружины осевой нагрузкой, составляющей (10÷300)F3, где F3 - сила пружины при максимальной деформации, и повторно прессовку нагрузкой, увеличенной пропорционально отношению требуемой осадки к осадке от приложения первой нагрузки. При этом нагрузки могут быть вибрационными. При достижении заданной высоты пружины повторная прессовка не обязательна. При повышенных требованиях к силовым параметрам производят правку пружины.

Благодаря операции прессовки происходит пластическое упрочнение пружины - создается благоприятное напряженное состояние на поверхности и внутри витков пружины, противодействующее возникновению осадки при работе пружины, а использование метода пропорционального приложения нагрузки [3] обеспечивает точность изготовления пружин по высоте и нагрузке. Время приложения нагрузки - секунды. Для более равномерного распределения нагрузки по сечению витков пружины ее прилагают вибрационно [4].

Определение припуска на осадку пружины и нагрузки известны и освещены в литературе: припуск должен быть больше суммы припуска под осадку в указанных выше технологиях и осадки при работе пружины в изделии - ориентировочно 1,5…2 припуска под обычное заневоливание, и уточняться испытаниями пружин [5, 6].

Предполагается увеличение ресурса восстановленных пружин в 1, 4 раза относительно ресурса пружин, восстановленных известными способами, что согласуется с показанным в работах [5, 6] увеличением ресурса пружин при использовании контактного заневоливания вместо обычного.

Способ осуществляют следующим образом. Производят нагрев и нормализацию или отжиг пружины, затем ее растягивают с шагом, превышающим шаг готовой пружины. Производят термообработку пружины - закалку и отпуск, и осуществляют дробеметный наклеп. После дробеметного наклепа выполняют операцию прессовки пружины осевой нагрузкой в пределах (10÷300) F₃ и повторно нагрузкой, увеличенной пропорционально отношению требуемой осадки к осадке от приложения первой нагрузки. Затем - нанесение защитного покрытия и замеры параметров пружины, консервация и упаковка или установка в изделие.

При восстановлении особенно точных по силовым параметрам пружин после растяжения их правят.

Примечание. Под термообработкой пружины подразумевается ее закалка с последующим отпуском в соответствии с режимами, принятыми для определенной марки пружинных сталей [7]. Термообработку производят в защитной среде.

Источники информации

1. Стенд для восстановления пружин электроконтактным способом. Информационный листок, №47-75, 1975.

2. А.с. СССР №740842, кл. С21D 9/02, 1977.

3. А.с. СССР 554915, м.кл. В21F 35/00, 10.07.75.

4.А.С. СССР 580474, м.кл. G01М 13/00, В21F 35/00, 1976.

5. Тебенко Ю.М. Проблемы производства высокоскоростных пружин и пути их решения. Монография. - Ставрополь: ООО «Мир данных», 2007, - 152 с.

6. Землянушнова Н.Ю. Расчет винтовых цилиндрических пружин сжатия при контактном заневоливании. Монография. - Ставрополь: АГРУС, 2008. - 136 с.

7. Рахштадт А.Г. Пружинные стали и сплавы. М.: Металлургия, 1982, 400 с.

Изобретение относится к области термомеханической обработки. Для повышения качества пружины и восстановления ее упругих свойств предварительно осуществляют нормализацию или отжиг, затем растягивают ее с шагом, превышающим шаг готовой пружины, производят термообработку и дробеметный наклеп, выполняют операцию прессовки пружины осевой нагрузкой, составляющей (10÷300)Fз, где Fз - сила пружины при максимальной деформации, и - повторно прессовку нагрузкой, увеличенной пропорционально отношению требуемой осадки к осадке от приложения первой нагрузки. При этом нагрузки могут быть вибрационными. При достижении заданной высоты пружины повторная прессовка не обязательна. При повышенных требованиях к силовым параметрам производят правку пружины. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ восстановления пружин сжатия, включающий растяжение, нагрев и охлаждение пружины, отличающийся тем, что перед растяжением проводят нормализацию или отжиг пружины, затем растягивают ее с шагом, превышающим шаг готовой пружины, производят термообработку, дробеметный наклеп и выполняют операцию прессовки пружины осевой нагрузкой, составляющей (10÷300)F_з, где F_з - сила пружины при максимальной деформации.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что к пружине прилагают повторную нагрузку, увеличенную пропорционально отношению требуемой осадки к осадке от приложения первоначальной нагрузки.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что нагрузку прилагают вибрационно.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что после растяжения производят правку пружины.