СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОНАГРУЖЕННЫХ ПРУЖИН СЖАТИЯ Российский патент 2012 года по МПК B21F35/00 C21D9/02 

Изобретение относится к технологиям изготовления винтовых пружин сжатия из холоднодеформированной предварительно термически обработанной, обычно патентированной проволоки, в том числе прошедшей высокотемпературное или низкотемпературное термомеханическое упрочнение.

Известен способ изготовления пружин, включающий навивку пружины, термообработку, шлифовку торцов, дробеметный наклеп, термоосадку и трехкратную холодную осадку, причем термоосадку проводят при температуре 200…250°C [1].

Недостатком способа является то, что трехкратная холодная осадка, применяемая в качестве операций технологической для осадки пружин и контрольной для проверки релаксационной стойкости пружин, не всегда гарантирует качество пружин из-за незначительной степени осадки и пропорциональной осадке стойкости, занимая определенное время для выполнения трех нагружений.

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

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления высоконагруженных пружин сжатия, включающем навивку пружины с шагом, превышающем шаг готовой пружины, отпуск, люмоконтроль, шлифовку торцов, дробеметный наклеп, производят пластическое упрочнение пружины при температуре 200…250°C осевой нагрузкой, составляющей (10…300)F₃, где F₃ - сила пружины при максимальной деформации. При этом к пружине вначале прилагают нагрузку, обеспечивающую минимально допустимую осадку при работе пружины в изделии, и прикладывают повторную, увеличенную пропорционально отношению требуемой осадки к осадке от приложения первой нагрузки. При достижении требуемой высоты от приложения первоначальной нагрузки повторная нагрузка не обязательна.

Из опыта производства пружин завода «Автонормаль» определено, что наиболее оптимальной температурой пластического упрочнения пружин термоосадкой (выдержка под осевой нагрузкой F₃) является температура 200…250°C, поскольку при этой температуре двухсторонние напряжения сжатия, созданные ранее дробеметным наклепом на поверхности пружин и препятствующие раскрытию усталостных трещин, не успевают релаксировать за несколько минут прогрева. Деформационное перераспределение напряжений сжатия также не происходит, так как сдвиговые пластические деформации при термоосадке незначительны и составляют всего 0,2…0,3% [1].

По аналогии с этим температура пластического упрочнения пружин приложением увеличенной осевой нагрузки (10…300)F₃ выбрана такой же.

При пластическом упрочнении у пружин, в том числе нагретых, происходит изменение механических свойств материала и повышаются показатели прочностных свойств. Процесс упрочнения сопровождается структурными изменениями в деформированном слое с соответствующим повышением его твердости и прочности, образованием благоприятных остаточных напряжении сжатия и формированием качественно новой макро- и микрогеометрии поверхности и материала пружин [2].

При данной последовательности технологических операций гарантируется увеличение стойкости пружин, повышается точность пружин по длине и нагрузке, уменьшается количество операций и количество нагрузок с трех до одной.

При увеличенных нагрузках полнее выявляются скрытые дефекты металла пружин, снижается брак при сортировке пружин [3].

Способ осуществляют следующим образом. Проволоку, упрочненную, в том числе подвергнутую низкотемпературному или высокотемпературному термомеханическому упрочнению, подают на пружинонавивочный автомат и навивают пружину с шагом, превышающим шаг готовой пружины. Производят отпуск пружины при температуре 410±10°C. После 100% люмоконтроля осуществляют шлифовку торцов и дробеметный наклеп, промывку. Производят пластическое упрочнение при температуре 200…250°C сжатием пружины осевой нагрузкой (10÷300)F₃ и снимают фаски с торцов. Нагрузку можно прикладывать вибрационно. Замеряют параметры пружины. Последние операции - нанесение защитного покрытия, консервация и упаковка.

Источники информации

1. Патент RU №2208056 C2, МПК C21D 9/02.

2. Рахштадт А.Г. Пружинные стали и сплавы. / М., Металлургия, 1982, - 400 с.

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

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении пружин сжатия. Способ изготовления высоконагруженных пружин сжатия включает навивку пружины с шагом, превышающем шаг готовой пружины, отпуск, люмоконтроль, шлифовку торцов, дробеметный наклеп и снятие фасок с торцов витков. После дробеметного наклепа производят пластическое упрочнение пружины при температуре 200…250°C осевой нагрузкой, составляющей (10…300)F₃, где F₃ - сила пружины при максимальной деформации. Повышаются эксплуатационные свойства пружин. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления высоконагруженных пружин сжатия, включающий навивку пружины с шагом, превышающим шаг готовой пружины, отпуск, люмоконтроль, шлифовку торцов, дробеметный наклеп и снятие фасок с торцов витков, отличающийся тем, что после дробеметного наклепа производят пластическое упрочнение пружины при температуре 200…250°C осевой нагрузкой, составляющей (10…300)F₃, где F₃ - сила пружины при максимальной деформации.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что к пружине вначале прилагают нагрузку, обеспечивающую минимально допустимую осадку при работе пружины в изделии, и прикладывают повторную нагрузку, увеличенную пропорционально отношению требуемой осадки к осадке от приложения первой нагрузки.