Способ изготовления предварительно напряженных винтовых пружин из дисперсионнотвердеющих элинварных сплавов Советский патент 1983 года по МПК B21F35/00 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО

НАПРЯЖЕННЫХ ВИНТОВЫХ ПРУЖИН ИЗ ДИСПЕРСИОННОТВЕРДЕЮЩИХ ЭЛИНВАРНЫХ

1

Изобретение относится к точному приборостроению, главным образом геофизическому и может быть использовано для изготовления пружин, уравновешивающих маятник длиннопериодного сейсмометра, где должны применяться винтовые пружины, 5 обладающие высокой температурной и временной стабильностью упругих характеристик.

Известен способ изготовления пружин с поджатыми витками, согласно которому под- ю жатие витков осуществляется за счет того, что проволоку одновременно с навивкой закручивают относитель но ее оси 1.

Недостатком данного способа является неравномерность деформации проволоки, значительное изменение микроструктуры материала, вызванное пластической деформацией при кручении и навивке проволоки, что ведет к появлению микронеоднородностей отдельных участков пружины, возникновению концентраторов напряжений, за- 20 метному снижению упругих характеристик пружины, увеличению ползучести при воздействии долговременной знакопеременной нагрузки.

СПЛАВОВ

Наиболее близким к предлагаемому способу изготовления предварительно напряженых винтовых пружин из дисперсионнотвердеющих элинварных сплавов является способ, согласно которому пружину навивают с щагом, превышающим диаметр проволоки в 2-4 раза, нагревают до 700-800°С, охлаждают на воздухе, перевивают пружину в обратном направлении с шагом, равным диаметру проволоки, затем осуществляют стабилизирующий отпуск при 400-500° для снятия предварительного напряжения, после чего проводят заневоливание 2.

Однако известный способ не позволяет получать пружины со стабильными упругими свойствами. Это обусловлено тем, что при навивке пружины с шагом, равным 2-4 диаметрам проволоки, значительно увеличивается ее длина и при последующем отпуске витки пружин подвергаются воздействию отличающихся друг от друга температур, что приводит к возникновению различного структурного состояния материала по длине пружины. С другой стороны пружина, навитая с шагом, равным 2-4 диаметра проволоки, при перевивке получается с чрезмерно деформированной и искаженной структурой материала. Высокая температура отпуска с последующим охлаждением на воздухе способствует возникновению неравномерного слоя окалины, которая при перевивке пружины частично удаляется. Это приводит к изменению сечения материала, увеличению количества концентраторов напряжений, ухудшает стабильность пружины. Последующий стабилизирующий отпуск при 400-500°С не обеспечивает постоянства упругих характеристик. В длиннопериодном сейсмометре это обстоятельство ведет к неустойчивости маятника, что ограничивает точность полученной информации. Целью изобретения является повышение качества пружины за счет обеспечения постоянства упругих свойств пружины. Поставленная. цель достигается тем, что навивку пружины осуществляют с шагом, равным диаметру проволоки, после перевивки пружину подвергают калибровке растяжением при пластической деформации 0,05-0,1%, а стабилизирующий отпуск осуществляют в вакууме на оправке диаметром на 1-2 мм больше внутреннего диаметра пружины. Пружины после изготовления необходимо хранить в нагруженном до рабочих напряжений состоянии. Пример. Из проволоки диаметром 1,5 мм сплава 45НХТ изготовляются пружины длиной 77 мм и диаметром 25 мм. Навивку пружин осуществляют с шагом 1,5 мм на токарном станке на вращающуюся оправку диаметром 20 мм при помощи латунного упора, закрепленного в резцодержателе. Полученные пружины надевают на оправку диаметром 27 мм, поджимают витки гайкой до соприкосновения и проводят отпуск в вакуумной печи при 690°С в течение 4 ч с охлаждением в ней до 100°С и далее на воздухе. Затем пружины перевивают в обратную сторону с щагом 1,5 мм на токарном станке на вращающуюся оправку диаметром 19 мм при помош,и латунного упора, закрепленного в резцодержателе. Полученные пружины закрепляют с одного конца, а к другому подвешивают груз 2,8-3,5 кг. Затем пружины подвергают стабилизирующему отпуску на цилиндрической оправке в вакуумной печи при 400°С в течение 2 ч и электрополировке на приспособлении, обеспечивающем зазор между витками -I мм и подвод тока к каждому витку. Для равномерного снятия слоя металла 5-10 мкм пружины в процессе электрополировки 4 раза поворачивают в приспособлении. После этого проводят тепловое заневолйвание путем растяжения пружины на длину 140 мм и выдержки в таком состоянии при 150°С в течение 10 ч. а последующее стабилизирующее старение - при напряжении 7 20 кгс/мм с выдержкой при 120 °С в течение 10 ч. Пружины из сплава 45НХТ изготовленные предлагаемым способом, имеют суммарную нестабильность не более 0,003% в год при напряжениях 20-35 кгс/см, в то время как нестабильность пружин, изготовленных известным способом составляет 0,05% в год при тех же рабочих напряжениях. Формула изобретения Способ изготовления предварительно напряженных винтовых пружин из дисперсионнотвердеющих элинварных сплавов, заключающийся в навивке пружины, отпуске, перевивке пружины в обратном направлении с щагом, равным диаметру проволоки, стабилизирующем отпуске при 400-500°С и заневоливании, отличающийся тем, что, с целью повышения качества пружины за счет обеспечения постоянства упругих свойств, навивку пружины осуществляют с щагом, равным диаметру проволоки, после перевивки пружину подвергают калибровке растяжением при пластической деформации 0,05-0,1%,-а стабилизирующий отпуск осуществляют в вакууме на оправке диаметром на 1-2 мм больще внутреннего диаметра пружины. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 316609, кл. В 21 F 35/00, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР № 522882, кл. В 21 F 3/04, 1975.