RU2392082C1

RU2392082C1 - Procedure for fabricating high-strength multi-cored springs

Info

Publication number: RU2392082C1
Application number: RU2009116992/02A
Authority: RU
Inventors: Юрий Михайлович Тебенко (RU); Юрий Михайлович Тебенко; Надежда Юрьевна Землянушнова (RU); Надежда Юрьевна Землянушнова; Никита Андреевич Землянушнов (RU); Никита Андреевич Землянушнов
Original assignee: Юрий Михайлович Тебенко
Priority date: 2009-05-04
Filing date: 2009-05-04
Publication date: 2010-06-20

Abstract

FIELD: machine building. ^ SUBSTANCE: invention refers to machine building and can be implemented at fabrication of multi-cored springs with specified characteristics. The procedure consists in twisting a rope out of wire and in winding it on a mandrel. Twisting and winding are performed in one operation at simultaneous wire coiling and stretching, cutting a coiled spring at specified length, welding ends of wire, heat-treatment of the spring, spring hardening by ageing in compressed condition, measuring geometric and spring pressure parametres and applying protective coating. Before twisting a rope wire is heated to temperature of hardening; immediately after rope twisting and winding it on the mandrel wound heated spring is cooled on the mandrel and is tempered, if necessary. ^ EFFECT: upgraded cyclic durability of springs facilitating accurate and stable spring rate for long service life. ^ 4 cl

Description

Изобретение относится к области изготовления многожильных винтовых пружин сжатия в машиностроении.The invention relates to the field of manufacturing multi-core compression screw springs in mechanical engineering.

Известен способ изготовления многожильных пружин по пат. RU №2186652 С1, включающий в себя скручивание и растяжение проволоки, свивку троса и навивку его на оправку на одной операции с одновременным скручиванием и растяжением проволоки. Навитая пружина заданной длины отрезается и направляется для заварки жил, термообработки, заневоливания, замера геометрических и силовых параметров, нанесения защитного покрытия. Данный способ позволяет повысить производительность изготовления пружин относительно способа раздельного [6] изготовления каната и навивки каната на оправку.A known method of manufacturing stranded springs according to US Pat. RU No. 2186652 C1, including twisting and stretching the wire, twisting the cable and winding it onto the mandrel in one operation with simultaneous twisting and stretching of the wire. A wound spring of a given length is cut off and sent for welding the cores, heat treatment, gouging, measuring geometric and power parameters, applying a protective coating. This method allows to increase the production capacity of the springs relative to the method of separate [6] manufacture of the rope and winding the rope on the mandrel.

Однако изготовленные таким образом пружины имеют недостаточную выносливость по числу циклов из-за преждевременной усталости металла (чрезмерной осадки или поломки), несмотря на применение патентированной проволоки, заневоливания сжатием пружин силой максимальной деформации F₃ на 6-48 ч, и поэтому имеют ограниченное применение (только в военной технике).However, springs made in this way have insufficient endurance in the number of cycles due to premature metal fatigue (excessive precipitation or breakage), despite the use of a patented wire, overloading by compression of the springs with a maximum deformation force of F ₃ for 6-48 hours, and therefore have limited use ( only in military equipment).

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в создании способа, позволяющего изготавливать пружины повышенной циклической прочности, с точными и стабильными во времени упругими характеристиками.The technical result to which the invention is directed is to create a method that makes it possible to produce springs of increased cyclic strength, with accurate and time-stable elastic characteristics.

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 свивку троса и навивку его на оправку на одной операции, в том числе с одновременным скручиванием и растяжением проволоки на той же операции, отрезку пружины нужной длины, заварку жил, термообработку, нанесение защитного покрытия, замер геометрических и силовых параметров, проволоку, в том числе закаливаемую, патентированную или прошедшую высокотемпературную термомеханическую обработку (ВТМО), при свивке троса и одновременной навивке троса на оправку нагревают до температуры закалки, после чего навитую пружину тут же на оправке подвергают охлаждению, а после чего снимают пружину с оправки, при необходимости производят отпуск, затем производят операцию прессовки пружины осевой нагрузкой F₃…300F₃, 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.The technical result is achieved due to the availability of new operations of the technological process and their new sequence, namely: the essence of the invention lies in the fact that in the method of manufacturing springs, which includes twisting the cable and winding it onto the mandrel in one operation, including with simultaneous twisting and stretching the wire in the same operation, cutting a spring of the desired length, welding the cores, heat treatment, applying a protective coating, measuring geometric and power parameters, wire, including hardened, patent When thermocouple is twisted or subjected to high-temperature thermomechanical treatment, when twisting the cable and simultaneously winding the cable onto the mandrel, it is heated to the hardening temperature, after which the coil spring is immediately cooled on the mandrel, and then the spring is removed from the mandrel, and, if necessary, tempering is performed, then the operation of pressing the spring with an axial load F ₃ ... 300F ₃ , where F ₃ is the spring force at maximum deformation, and re-pressing with a load increased in proportion to the ratio of the required draft to draft from adj first load. In this case, the load can be vibrational. Upon reaching the set spring height, re-pressing is not necessary.

Известно [7], что после ВТМО, в том числе повторной, обеспечивается рост прочности, повышается усталостная прочность (в том числе и малоцикловая), а также сопротивление разрушению, пластичность и ударная вязкость, понижается температура хладоломкости, практически устраняется обратимая отпускная хрупкость и уменьшается водородное охрупчивание. Последующая свивка в сочетании с навивкой (т.е. гибкой) нагретых проволочных жил и тут же охлаждением аналогична проведению повторной операции ВТМО, что с последующим отпуском, особенно с изотермической выдержкой, способствует еще большему повышению усталостной прочности пружины и обеспечивает гарантированное увеличение долговечности и релаксационной стойкости пружины. Благодаря следующей 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 [2] обеспечивает точность изготовления пружин по высоте и нагрузке. Для более равномерного распределения нагрузки по сечению витков пружины ее прилагают вибрационно [3].It is known [7] that after HTMT, including repeated, the strength is increased, fatigue strength (including low-cycle) is increased, as well as fracture resistance, ductility and toughness, the cold temperature is lowered, reversible temper brittleness is practically eliminated and reduced hydrogen embrittlement. The subsequent lay in combination with the winding (i.e. flexible) of the heated wire strands and then cooling is similar to the repeated HTMO operation, which with subsequent tempering, especially with isothermal holding, contributes to an even greater increase in the spring fatigue strength and provides a guaranteed increase in durability and relaxation spring durability. Due to the following 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 [2] ensures the accuracy of spring production by height and load. For a more uniform distribution of the load over the cross section of the coil of the spring, it is applied vibrationally [3].

Определение припуска на осадку пружины и нагрузки известны и освещены в литературе: припуск должен быть больше осадки при работе пружины в изделии - ориентировочно 1,5 припуска под обычное заневоливание, и уточняться испытаниями пружин [6].The definition of the allowance for the draft of the spring and the load is known and covered in the literature: the allowance should be more than the draft when the spring is in the product - approximately 1.5 allowances for normal regrowing, and specified by testing the springs [6].

Для осуществления навивки пружины можно использовать «Устройство для изготовления многожильных витых пружин» по пат. RU №2210455 С1 [4] с соответствующей доработкой согласно заявке №2007147757/02 (052346) от 20.12.2007 г.; для прессовки пружины можно использовать «Устройство для контактного заневоливания пружин» по пат. RU №2251036 С1 [5]. Описание их работы представлено в названных материалах.To implement the winding of the spring, you can use the "Device for the manufacture of multicore coil springs" according to US Pat. RU No. 2210455 C1 [4] with appropriate revision according to the application No. 2007147757/02 (052346) of 12.20.2007; for pressing the spring, you can use the "Device for contact covering the springs" according to US Pat. RU No. 2251036 C1 [5]. A description of their work is presented in the named materials.

Способ осуществляют следующим образом. Проволоку, в том числе закаливаемую, патентированную или прошедшую ВТМО, заправляют в катушки и устанавливают в устройство для навивки пружины, закрепляют концы проволок (жил) к оправке устройства. Включают индуктор для нагрева проходящей через него к оправке проволоки и одновременно включают устройство, посредством которого происходит навивка пружины. Непосредственно на оправке после навивки производят охлаждение навиваемой нагретой пружины, т.е. закалку. Навитую требуемой длины пружину отрезают, производят заварку концов проволочных жил и при необходимости производят отпуск. Выполняют операцию прессовки пружины осевой нагрузкой F₃…300F₃, где F₃ - сила пружины при максимальной деформации, и повторно прессовку нагрузкой, увеличенной пропорционально отношению требуемой осадки к осадке от приложения первой нагрузки. Замеряют геометрические и силовые параметры пружины, наносят защитное покрытие, производят консервацию и упаковку.The method is as follows. The wire, including hardened, patented or passed HTMO, is tucked into coils and installed in a device for winding a spring, the ends of the wires (cores) are fixed to the mandrel of the device. The inductor is turned on to heat the wire passing through it to the mandrel and at the same time turn on the device by which the spring is wound. Directly on the mandrel after winding, the winding of the heated spring is cooled, i.e. hardening. A coil of the required length is cut off, the ends of the wire strands are welded and, if necessary, vacation is made. Perform the operation of pressing the spring with an axial load F ₃ ... 300F ₃ , where F ₃ is the spring force at maximum deformation, and re-pressing with a load increased in proportion to the ratio of the required draft to draft from the application of the first load. Measure the geometrical and power parameters of the spring, apply a protective coating, make conservation and packaging.

При осуществлении предложенного способа изготовления многожильных пружин повышается их циклическая и динамическая стойкость, поскольку при навивке и закалке пружины на оправке происходит процесс ВТМО [7].When implementing the proposed method for the manufacture of multi-core springs, their cyclic and dynamic resistance is increased, because during the winding and quenching of the spring on the mandrel, the VTMO process occurs [7].

Ссылочные материалыReference Materials

1. Патент RU №2186652 C1, M. кл. B21F 35/00, 7/00, 01.08.2001.1. Patent RU No. 2186652 C1, M. cl. B21F 35/00, 7/00, 08/01/2001.

2. А.с. СССР 554915, М. кл. B21F 35/00,10.07.1975.2. A.S. USSR 554915, M. cl. B21F 35 / 00.10.07.1975.

3. А.с. СССР 580474, М. кл. G01M 13/00, B21F 35/00, 19.07.1976.3. A.S. USSR 580474, M. cl. G01M 13/00, B21F 35/00, 07/19/1976.

4. Патент RU №221045 5 С1, М. кл. B21F 35/00, 29.07.2002.4. Patent RU No. 221045 5 C1, M. cl. B21F 35/00, 07.29.2002.

5. Патент RU №2251036 С1, М. кл. F16F 1/04, B21F 35/00/ 14.10.2003.5. Patent RU No. 22251036 C1, M. cl. F16F 1/04, B21F 35/00 / 14.10.2003.

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 multicore springs, including a strand of wire rope and winding it on a mandrel, which are carried out in one operation with simultaneous twisting and stretching of the wire, a section of a wound spring of a given length, welding of the ends of the wire, heat treatment of the spring, gouging, measuring its geometric and power parameters and applying a protective coating, characterized in that before the cable is laid out from the wire, the wire is heated to the hardening temperature, and immediately after the cable is laid and wound and produce cooling mandrel on the mandrel wound springs and heated, if necessary, leave.

2. The method according to claim 1, characterized in that after heat treatment of the spring, it is pressed by an axial load of magnitude (F ₃ ... 300F ₃ ), where F ₃ is the spring force at its maximum deformation.

3. The method according to claim 2, characterized in that the spring is re-pressed with a load increased in proportion to the ratio of the required spring draft to draft from the application of the initial axial load.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the load is applied by vibration.