СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛОСКИХ СПИРАЛЬНЫХ ПРУЖИН Российский патент 2023 года по МПК F16F1/10 C21D9/02 B21F35/00 

Техническое решение относится к способу изготовления плоских спиральных (ракушечных) пружин, которые применяются в различных устройствах в качестве аккумулятора механической энергии [B24C 1/00, B23H 1/00, F16F 1/00, F16F 1/02, F16F 1/04, F16F 1/10, G04B 17/066].

Из уровня техники известна ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОРМ ПРУЖИН, ПЛОСКИХ ПРУЖИН И ЛИСТОВЫХ РЕССОР [https://info.formfedern.com/en/manufacturing-techniques-form-springs-flat-springs-and-leaf-springs/, опубл. 23.09.2021], в рамках которой реализованы следующие технологии формообразования пружин:

- технология проволочной электроэрозионной обработки, с использованием непрерывного проволочного электрода, с помощью которой можно получить филигранные и точные контуры независимо от твердости, прочности и толщины материала;

- технология гидроабразивной резки, при которой материал не подвергается никаким термическим или механическим воздействиям со стороны режущего стыка.

Недостатками аналога является отсутствие термообработки и предварительной механической обработки материала перед формообразованием.

Из уровня техники также известен СПОСОБ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ПРОВОЛОЧНОЙ ВЫРЕЗНОЙ ОБРАБОТКИ [RU2772410 C9, опубл. 19.05.2022], который представляет собой способ электроэрозионной проволочной вырезной обработки листовой непроводящей или слабопроводящей заготовки при наложении на верхнюю и нижнюю поверхности заготовки токопроводящей среды в виде металлических листов, отличающийся тем, что перед обработкой заготовки и токопроводящие листы металла собирают в пакет с чередованием токопроводящих и токонепроводящих слоев, при этом в качестве материала токопроводящих слоев используют нержавеющую сталь или алюминий.

Недостатками аналога является отсутствие термической и предварительных механической обработок, что приводит к заниженным прочностным характеристикам пружины, а также гидроабразивной резки в качестве основной обработки.

Наиболее близким по технической сущности является СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛОСКОЙ СПИРАЛЬНОЙ ПРУЖИНЫ [RU2019121718 A, опубл. 12.01.2021], состоящий в формировании витков, выполненных из металла, которой наделяют свойством упругости под действием термообработки, отличающийся тем, что витки вырезают из пластины, которую предварительно подвергают термообработке, при этом высота витка равна толщине пластины.

Основной технической проблемой прототипа является то, что не указаны режимы термической обработки заготовки, что не позволяет сделать вывод об улучшении прочностных характеристик пружины, а также отсутствие предварительной механической обработки заготовки.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом изобретения является повышение циклической прочности пружины.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ изготовления плоских спиральных пружин, характеризующийся тем, что первоначально производят предварительную термическую обработку заготовки, выполненной в виде металлической пластины, после чего производят основную механическую обработку, заключающуюся в формировании витков спиральной пружины резкой, используя электроэрозионную или гидроабразивную технологии, отличающийся тем, что термическая обработка включает в себя закалку, при которой заготовку выдерживают в течение часа при температуре 870-900°C с последующим охлаждением до 10-20°C в жидком теплоносителе, а затем производят процесс старения, при котором заготовку выдерживают при температуре 500-600°C в течение 10-12 часов, при этом во время основной механической обработки инструмент резки расположен перпендикулярно верхней плоскости заготовки.

В частности, после термической обработки выполняется предварительная механическая обработка.

В частности, предварительная механическая обработка выполняется с использованием пескоструйной обработки.

В частности, в рамках предварительной механической обработки выполняется шлифование.

В частности, при основной механической обработке инструмент резки расположен под углом к верхней плоскости заготовки.

Осуществление изобретения

Способ изготовления плоских спиральных пружин характеризуется тем, что для его осуществления первоначально термически обрабатывают заготовку, которая представляет собой металлическую пластину. Термическая обработка включает в себя закалку, в рамках которой заготовку (или несколько заготовок) выдерживают в печи в течение часа при температуре 870-900°C с последующим охлаждением до 10-20°C в жидком теплоносителе, например воде. Затем производят процесс старения, при котором заготовку (или несколько заготовок) выдерживают в печи при температуре 500-600°C в течение 10-12 часов, причем температура и продолжительность выдержки зависит от требуемых свойств металла.

После термообработки выполняют предварительную механическую обработку, а именно - пескоструйную обработку, цель которой заключается в удалении окалины, образовавшейся при термической обработке заготовки. Опционально предварительную механическую обработку дополняют шлифованием, которое применяют для того, чтобы убрать изменения формы, возникшие при термообработке и/или при изготовлении заготовки, а также в случае если высота заготовки превышает высоту изготовляемой пружины.

Затем осуществляют процесс основной механической обработки посредством вырезания требуемой формы плоской спиральной пружины из заготовки, которое осуществляется методом гидроабразивной или электроэрозионной резки, что позволяет получить геометрию пружины требуемой точности и поверхность резания требуемой чистоты, причем резка выполняется перпендикулярно верхней плоскости заготовки. Если необходимо получить пружину с поперечным сечением отличным от прямоугольного, то инструмент резки может быть расположен под углом к верхней плоскости заготовки.

В зависимости от выбранного метода обработки заготовка помещается в соответствующий станок с ЧПУ, в котором выполняется вырезание спиральной плоской пружины из заготовки.

Технический результат изобретения - повышение циклической прочности пружины, достигается путем проведения предварительной термической обработкой заготовки, в которую входят закалка и старение, что позволяет значительно улучшить механические свойства изготавливаемой пружины.

Дополнительно улучшает эксплуатационные характеристики пружины проведение предварительную механическую обработку, в рамках которой пескоструйной обработкой убирают окалину, образовавшуюся при термической обработке, а также опционально выполняют шлифование для корректировки формы заготовки.

Изобретение относится к изготовлению плоских пружин и может быть использовано в различных устройствах в качестве аккумулятора механической энергии. Способ включает использование заготовки в виде металлической пластины, предварительную термическую обработку заготовки, после которой осуществляют основную механическую обработку путем электроэрозионной или гидроабразивной резки, обеспечивающей формирование витков спиральной пружины. Указанная термическая обработка включает закалку, при которой заготовку выдерживают в течение часа при температуре 870–900°С с последующим охлаждением до 10–20°С в жидком теплоносителе. Затем осуществляют процесс старения, при котором заготовку выдерживают при температуре 500–600°С в течение 10-12 часов. Инструмент резки располагают перпендикулярно или под углом к верхней плоскости заготовки. Повышается циклическая прочность пружины. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления плоских спиральных пружин, при котором первоначально производят термическую обработку заготовки, выполненной в виде металлической пластины, после чего производят основную механическую обработку, заключающуюся в формировании витков спиральной пружины резкой с использованием электроэрозионной или гидроабразивной технологии, отличающийся тем, что при указанной термической обработке осуществляют закалку, при которой заготовку выдерживают в течение часа при температуре 870-900°C с последующим охлаждением до 10-20°C в жидком теплоносителе, а затем производят процесс старения, при котором заготовку выдерживают при температуре 500-600°C в течение 10-12 часов, при этом во время основной механической обработки инструмент резки располагают перпендикулярно или под углом к верхней плоскости заготовки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после термической обработки выполняют предварительную механическую обработку.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что предварительную механическую обработку выполняют с использованием пескоструйной обработки.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в процессе предварительной механической обработки выполняют шлифование.