RU2275270C1

RU2275270C1 - Compression spring producing method

Info

Publication number: RU2275270C1
Application number: RU2005104532/02A
Authority: RU
Inventors: Юрий Михайлович Тебенко (RU); Юрий Михайлович Тебенко; нушнова Надежда Юрьевна Земл (RU); Надежда Юрьевна Землянушнова
Original assignee: Надежда Юрьевна Землянушнова
Priority date: 2005-02-18
Filing date: 2005-02-18
Publication date: 2006-04-27

Abstract

FIELD: manufacture of helical compression springs operating at impingement of their turns in condition of elevated temperatures.

SUBSTANCE: after coiling spring with pitch exceeding pitch of ready spring, the last is subjected to heat treatment and shot-blast hardening. Then spring is compressed by action of axial load consisting of 10 - 300 F₃where F₃- spring force at maximum deformation. It is possible to perform secondary compression of spring by action of load increased in proportion to relation of target camber to camber value caused by first load. Spring may be subjected to action of vibration loads. In order to satisfy high demands made to force parameters of spring the last is dressed after twisting and ends of spring are ground and chamfered.

EFFECT: possibility for making springs with accurate and stable in time elastic characteristics.

4 cl

Description

Изобретение относится к способам изготовления винтовых пружин сжатия, работающих с соударениями витков, из обычной, упрочненной или шлифованной до навивки проволоки. Может быть использовано при изготовлении пружин, работающих как при обычных, так и при высоких температурах.The invention relates to methods for manufacturing helical compression springs, working with collisions of coils, from ordinary, hardened or polished wire before winding. It can be used in the manufacture of springs operating both at ordinary and at high temperatures.

Известен способ изготовления пружин подвески автомобиля с благоприятным распределением остаточных напряжений по сечению витка, полученным в результате пластической осадки заневоливанием, которое производится сжатием пружины усилием максимальной деформации F₃ на 6-÷48 часов, и дробеметного наклепа [1]. Такой способ увеличивает срок службы и повышает прочность пружины, но он применим только для изготовления пружин с большим диаметром сечения витка (для пружин подвески диаметром d≥12 мм), так как при этом влияние наклепа на релаксацию нагрузки незначительно. К тому же этот способ не пригоден для изготовления пружин, работающих с соударениями витков: при эксплуатации автомобиля происходят соударения витков и из-за возникающих контактных реакций пружина теряет высоту и силовые параметры.There is a method of manufacturing vehicle suspension springs with a favorable distribution of residual stresses over the coil section obtained as a result of plastic precipitation by tearing, which is performed by compressing the spring with a maximum deformation force of F ₃ for 6- ÷ 48 hours, and shot blasting [1]. This method increases the service life and increases the strength of the spring, but it is applicable only for the manufacture of springs with a large diameter of the coil section (for suspension springs with a diameter of d≥12 mm), since the influence of hardening on load relaxation is negligible. In addition, this method is not suitable for the manufacture of springs working with collisions of coils: during the operation of a vehicle, collisions of coils occur and, due to contact reactions, the spring loses its height and force parameters.

По той же причине непригоден и способ изготовления [2] пружин подвесок автомобилей ВАЗ: навивка, термообработка, дробеструйная обработка, холодная осадка трехкратным обжатием, нанесение защитного покрытия. Используемая при этом холодная осадка кратковременным трехкратным сжатием пружины усилием максимальной деформации F₃ обычно применяется для устранения неравномерности шага витков пружины и некоторой их стабилизации, в том числе для проверки наличия трещин и качества выполнения предшествующих операций. По величине произошедшем при этом изменении высоты пружин предполагается судить о качестве исполнения технологического процесса. Но из-за недостаточности времени для стабилизации осадки - рекомендуется 6÷48 часов - такой метод как не гарантирует стойкость пружин подвесок, так и не дает полного представления о качестве пружин.For the same reason, the manufacturing method [2] of VAZ car suspension springs is also unsuitable: winding, heat treatment, shot blasting, cold sludge by triple compression, applying a protective coating. The cold draft used in this case by short-term triple compression of the spring with the maximum deformation force F _{3 is} usually used to eliminate the unevenness of the pitch of the coil of the spring and some stabilization, including to check for cracks and the quality of the previous operations. According to the magnitude of the change in the height of the springs that occurred, it is supposed to judge the quality of the technological process. But due to insufficient time to stabilize the precipitation — 6–48 hours is recommended — this method does not guarantee the stability of the suspension springs and does not give a complete picture of the quality of the springs.

Известен способ изготовления высоконагруженных пружин сжатия, включающий навивку пружины, термообработку, шлифовку торцов, дробеметный наклеп, термоосадку и трехкратную холодную осадку, отличающийся тем, что термоосадку проводят при температуре 200÷250°С [3]. Способ осуществляют следующим образом. На пружинонавивочный автомат подают упрочненную до навивки проволоку и навивают пружину с шагом, превышающим шаг готовой пружины. Затем в печи производят отпуск при температуре 410°С. Далее, у термообработанных пружин шлифуют торцы. После 100% люмконтроля и промывки осуществляют дробеметный наклеп на дробеметной установке камерного типа и последующую термоосадку силой максимальной деформации F₃ при температуре 240°С в специальной печи. Затем после промывки и трехкратной осадки снимают фаски на двух торцах пружины согласно требованиям чертежа. Последние операции - фосфатирование, консервация и упаковка. При данной последовательности технологических операций величина релаксации нагрузки при заневоливании на 48 ч при температуре 130°С составляет 2÷4%.A known method of manufacturing highly loaded compression springs, including coil springing, heat treatment, grinding of the ends, shot blasting, heat shrinkage and triple cold draft, characterized in that the heat shrinkage is carried out at a temperature of 200 ÷ 250 ° C [3]. The method is as follows. A spring-strengthened wire feed machine is fed to the spring-winding machine and the spring is wound in increments greater than the pitch of the finished spring. Then, the furnace is tempered at a temperature of 410 ° C. Further, the ends are grinded in heat-treated springs. After 100% light control and washing, a shot-blasting hardening is carried out on a chamber-type shot-blasting machine and subsequent heat shrinkage by the maximum deformation force F ₃ at a temperature of 240 ° C in a special furnace. Then, after washing and triple precipitation, the chamfers at the two ends of the spring are removed according to the requirements of the drawing. Recent operations are phosphating, preservation and packaging. With this sequence of technological operations, the magnitude of relaxation of load when zealing for 48 hours at a temperature of 130 ° C is 2 ÷ 4%.

Однако этот способ имеет недостатки. Он не пригоден для пружин, работающих в динамическом режиме с соударениями витков из-за возникновения контактных реакций в витках, приводящих к преждевременной осадке пружин и потере геометрических и силовых параметров. К тому же шлифовка витков и снятие фасок на торцах пружин после термообработки нарушает созданную термообработкой структуру материала пружин, что снижает их качество - эти операции следует производить до термообработки. А так называемая трехкратная осадка пружин из-за недостаточности времени для стабилизации осадки не гарантирует качество пружины. Поэтому этот способ, как и указанные выше, не приемлем для пружин, работающих с соударениями витков. Однако наличие в нем некоторых операций и порядок их выполнения позволяет принять его за прототип.However, this method has disadvantages. It is not suitable for springs operating in a dynamic mode with collisions of coils due to the occurrence of contact reactions in the coils, leading to premature settling of the springs and loss of geometric and power parameters. Moreover, grinding of the coils and chamfering at the ends of the springs after heat treatment violates the structure of the material of the springs created by heat treatment, which reduces their quality - these operations should be performed before heat treatment. And the so-called triple draft of the springs due to insufficient time to stabilize the draft does not guarantee the quality of the spring. Therefore, this method, as described above, is not acceptable for springs working with collisions of coils. However, the presence in it of some operations and the order of their execution allows us to take it as a prototype.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в разработке технологического процесса, позволяющего повысить качество изготовления пружин с точными и стабильными во времени упругими характеристиками при работе пружин с соударениями витков.The technical result to which the invention is directed is to develop a technological process that allows to improve the quality of manufacturing springs with accurate and stable over time elastic characteristics when working springs with collisions of coils.

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 сжатия, включающем навивку пружины с шагом, превышающим шаг готовой пружины, термообработку, дробеметный наклеп, отличающийся тем, что после дробеметного наклепа выполняют операцию прессовки пружины осевой нагрузкой 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 пружины после навивки производят ее правку и шлифовку торцов со снятием на них фасок.The technical result is achieved due to the presence of new operations of the technological process and their new sequence, namely: the essence of the invention lies in the fact that the method of manufacturing compression springs, including winding the spring with a step greater than the step of the finished spring, heat treatment, shot blasting, characterized in shotblast that after hardening, the step of pressing an axial load spring 10 ÷ 300 F _3, F _3, where - the spring force at maximum deformation, and compact re-load, is proportional increased with respect to the desired rainfall sediment from the application first loads. In this case, the load can be vibrational. Upon reaching a predetermined spring height, re-pressing is not necessary. With increased requirements for the power parameters of the spring after winding, dressing and grinding of the ends with the removal of bevels on them.

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 [4] обеспечивает точность изготовления пружин по высоте и нагрузке. Время приложения нагрузки - секунды или доли секунды. Для более равномерного распределения нагрузки по сечению витков пружины ее прилагают вибрационно [5].Thanks to the pressing operation, plastic spring hardening takes place: a favorable stress state is created on the surface and inside the spring coils, which counteracts the occurrence of precipitation during the spring operation, and the use of the proportional application of the load method [4] ensures the accuracy of spring production in height and load. The load application time is seconds or fractions of a second. For a more uniform distribution of the load over the cross section of the coil of the spring, it is applied vibrationally [5].

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 припуска под обычное заневоливание, и уточняться испытаниями пружин [6].The determination of the allowance for the draft of the spring and the load is known and covered in the literature: the allowance should be greater than the sum of the allowance for draft in the above technologies and the draft during operation of the spring in the product - approximately 1.5 allowances for normal regrowing, and specified by testing the springs [6].

При осуществлении предлагаемого способа стойкость пружин увеличивается в 1,5÷2 раза относительно пружин, изготовленных с использованием приведенных выше способов.When implementing the proposed method, the resistance of the springs is increased by 1.5 ÷ 2 times relative to the springs made using the above methods.

Способ осуществляют следующим образом. На пружинонавивочный автомат подают обычную, упрочненную или шлифованную до навивки проволоку и навивают пружину с шагом, превышающим шаг готовой пружины. Производят термообработку пружин - 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. При изготовлении особенно точных по силовым параметрам пружин после навивки их правят и шлифуют торцы со снятием на них фасок.The method is as follows. A conventional, hardened or polished wire is fed to the spring-winding machine and the spring is wound with a step exceeding the step of the finished spring. They perform heat treatment of the springs — quenching and tempering, and carry out shot-blasting hardening. After the shot-blasting hardening, the operation of pressing the spring with an axial load in the range of 10–300 F ₃ and repeated load, increased in proportion to the ratio of the required draft to draft from the application of the first load, is performed. Then - applying a protective coating and measuring the parameters of the spring, preservation and packaging. In the manufacture of springs that are especially accurate in terms of power parameters, after winding, they are corrected and the ends are ground with chamfering.

Примечание: под термообработкой пружины подразумевается ее закалка с последующим отпуском в соответствии с режимами, принятыми для определенной марки пружинных сталей [7].Note: heat treatment of a spring means its hardening with subsequent tempering in accordance with the conditions adopted for a particular brand of spring steels [7].

Источники информацииInformation sources

1. Патент ЕР 0645462 А1, кл. С 21 D 9/02, 29.03.95.1. Patent EP 0645462 A1, CL C 21 D 9/02, 03/29/95.

2. Семаков В.О многообразии моделей пружин подвесок автомобилей ВАЗ, их производстве, эксплуатации и взаимозаменяемости // За рулем. 1998. №5, с.244-245.2. Semakov V. About the variety of models of suspension springs for VAZ automobiles, their production, operation and interchangeability // At the wheel. 1998. No. 5, p. 244-245.

3. Патент RU 2208056 C2, C 21 D 9/02, 08.02.2001.3. Patent RU 2208056 C2, C 21 D 9/02, 02/08/2001.

4. А.с. СССР 554915, М.кл. В 21 F 35/00, 10.07.75.4. A.S. USSR 554915, M.cl. B 21 F 35/00, 07/10/07.

5. А.с. СССР 580474, М.кл. G 01 М 13/00, В 21 F 35/00, 1976.5. A.S. USSR 580474, M.cl. G 01 M 13/00, B 21 F 35/00, 1976.

6. Землянушнова Н.Ю., Тебенко Ю.М. Повышение качества пружин. Ставрополь: СевКавГТУ, 2001, 93 с.6. Zemlyanushnova N.Yu., Tebenko Yu.M. Improving the quality of the springs. Stavropol: SevKavSTU, 2001, 93 p.

7. Рахштадт А.Г. Пружинные стали и сплавы. М.: Металлургия, 1982, 400 с.7. Rakhstadt A.G. Spring steel and alloys. M.: Metallurgy, 1982, 400 p.

Claims

1. A method of manufacturing compression springs, including winding the spring in increments greater than the pitch of the finished spring, heat treatment, shot blasting, characterized in that in order to achieve spring stability and reduce height deviations after shot blasting, the spring is pressed by an axial load within 10-300 F ₃ , where F ₃ - spring force at maximum deformation.

2. The method according to claim 1, characterized in that a repeated load is applied to the spring, increased in proportion to the ratio of the required draft to draft from the application of the initial load.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the load is applied vibrationally.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that after winding, the spring is straightened and its ends are polished with chamfers removed.