RU2635114C2 - Способ изготовления крупногабаритных пружин из стали - Google Patents
Способ изготовления крупногабаритных пружин из стали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2635114C2 RU2635114C2 RU2015121514A RU2015121514A RU2635114C2 RU 2635114 C2 RU2635114 C2 RU 2635114C2 RU 2015121514 A RU2015121514 A RU 2015121514A RU 2015121514 A RU2015121514 A RU 2015121514A RU 2635114 C2 RU2635114 C2 RU 2635114C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spring
- mandrel
- quenching
- cooling
- turn
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
- B21F35/00—Making springs from wire
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/02—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for springs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F1/00—Springs
- F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
- F16F1/04—Wound springs
- F16F1/06—Wound springs with turns lying in cylindrical surfaces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении крупногабаритных пружин из стали горячей навивкой. Способ включает нагрев прутка, навивку пружины из прутка на оправку при температуре нагрева, повитковую закалку пружины при ее непрерывно-последовательном перемещении на оправке и окончательную обработку пружины путем отпуска. Повитковую закалку пружины проводят с разными регулируемыми скоростями охлаждения в баке с закалочной жидкостью со спрейерным устройством, подвижный механизм для перемещения пружины которого расположен ниже уровня закалочной жидкости. Проход пружины через спрейерное устройство осуществляют со скоростью ее охлаждения выше критической с обеспечением ускоренного охлаждения в интервале температур A1-Мн и принудительного удаления паровой рубашки с внутренней поверхности витков пружины, контактирующей с оправкой. По мере последовательного выхода каждого витка пружины из зоны воздействия на нее спрейерного устройства осуществляют замедленное охлаждение пружины в интервале температур мартенситного превращения Мн-Мк и окончательную закалку пружины. Обеспечивается повышение прочности и эксплуатационной долговечности полученной пружины за счет получения мелкозернистой структуры металла. 3 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении крупногабаритных пружин из стали методом горячей навивки.
Известен способ изготовления высоконагруженных пружин сжатия, заключающийся в применении предварительно упрочненной проволоки и включающий навивку пружины, термообработку, шлифовку торцов, термоосадку и дробеметный наклеп, в котором термоосадку производят после дробеметного наклепа при температуре 200-250°C (патент РФ №2208056, опубл. 10.07.2003).
Недостатком этого способа является ограниченная область его использования, обусловленная изготовлением пружин только методом холодной навивки.
Известен способ изготовления пружин, использующий эффект термомеханического упрочнения, заключающийся в нагреве заготовки до температуры аустенизации, подстуживании заготовки на 50-100°C, но не ниже температуры закалки, гибкие заготовки в направлении, противоположном направлению навивки, навивке ее на оправку и последующем охлаждении, причем суммарная степень деформации при гибке и навивке составляет от 15% до 40% (авт. св. СССР №28989, опубл. 25.09.1976).
Однако использование в указанном способе нерегулируемого процесса охлаждения делает непостоянными по длине пружины упрочняющий эффект и снижает качественные характеристики пружины.
Также известен способ изготовления крупногабаритных пружин, включающий высокотемпературную термомеханическую обработку прутка перед навивкой поперечно-винтовым протягиванием и навивку пружины с последующей окончательной термообработкой, включающий дополнительную высокотемпературную термомеханическую обработку пружины в период навивки, для чего перед навивкой осуществляют скоростной нагрев термомеханически упрочненного прутка до температуры на 100-150°С выше точки Ас3 фазовых превращений, поперечно-винтовое протягивание осуществляют в направлении деформации витка при сжатии пружины, а в качестве окончательной термической обработки пружин применяют отпуск (патент РФ №1234018, опубл. 30.05.1986).
Недостатком этого способа также является нерегулируемый процесс охлаждения, что снижает, а то и сводит на нет эффект упрочнения от дополнительной высокотемпературной термомеханической обработки пружины, снижает прочностные характеристики.
Наиболее близким к заявляемому является способ изготовления крупногабаритных пружин из стали, включающий нагрев прутка, навивку пружины из прутка при температуре его нагрева, закалку пружины и окончательную термообработку путем отпуска (патент РФ №2377091, опубл. 27.12.2009).
Нагрев прутка по этому способу осуществляют до температуры, обеспечивающей гомогенизацию высокотемпературной фазы стали, и проводят повитковую закалку пружины, причем закалку каждого витка осуществляют после его навивки и посленавивочной выдержки в течение времени, обеспечивающего процессы полигонизации стали для затруднения рекристаллизационной перестройки ее структуры.
Недостатком этого способа является невысокое качество получаемых изделий ввиду неполной закалки внутренней поверхности витка пружины. В момент начала закалки в закалочном устройстве на внутренней поверхности витка пружины, контактирующей с оправкой, образуется паровая рубашка, препятствующая проводить закалку со скоростью охлаждения выше критической в интервале температур А1-Мн для подавления распада переохлажденного аустенита в области перлитного и промежуточного превращений. Это приводит к тому, что на внутренней поверхности витка пружины формируется зона неполной закалки и образуется неравномерная микроструктура металла по всему поперечному сечению витка. Глубина зоны с неполной закалкой достигает нескольких миллиметров, ширина соответствует ширине контакта витка с оправкой. Вследствие неполной закалки внутренней поверхности витка пружины признаются негодными к эксплуатации и бракуются.
Техническим результатом заявляемого способа изготовления крупногабаритных пружин из стали является повышение качества производимых пружин за счет исключения зон неполной закалки на внутренней поверхности витков пружины, получение равномерной микроструктуры металла по всему поперечному сечению витка.
Указанный технический результат обеспечивается предлагаемым способом изготовления крупногабаритных пружин из стали, включающим нагрев прутка, навивку пружины из прутка при температуре его нагрева, закалку пружины и окончательную термообработку путем отпуска, повитковая закалка проводится с разными скоростями охлаждения, при этом пружина последовательно проходит через спрейерное устройство, где происходит принудительное удаление паровой рубашки с внутренней поверхности витка пружины, контактирующей с оправкой, в результате чего охлаждение пружины в интервале температур A1-Mн происходит со скоростью выше критической, затем по мере погружения пружины в бак каждый виток пружины последовательно выходит из зоны воздействия спрейерного устройства и охлаждение пружины в интервале температур мартенситного превращения Мн-Мк происходит с медленной скоростью, во время которого и происходит окончательная закалка, то есть превращение аустенита в мартенсит.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ изготовления крупногабаритных пружин из стали отличается от прототипа тем, что повитковая закалка проводится с разными скоростями охлаждения, при этом пружина последовательно проходит через спрейерное устройство, где происходит принудительное удаление паровой рубашки с внутренней поверхности витка пружины, контактирующей с оправкой, в результате чего охлаждение пружины в интервале температур А1-Мн происходит со скоростью выше критической, затем по мере погружения пружины в бак каждый виток пружины последовательно выходит из зоны воздействия спрейерного устройства, и охлаждение пружины в интервале температур мартенситного превращения Мн-Мк происходит с медленной скоростью, во время которого и происходит окончательная закалка, то есть превращение аустенита в мартенсит. Такое отличие от прототипа дает основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию изобретения «новизна». Сравнение предлагаемого устройства не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, аналогичные отличительным признакам предлагаемого технического решения, что позволяет сделать вывод о соответствии условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Предлагаемый способ изготовления крупногабаритных пружин из стали осуществляют следующим образом.
Пруток-заготовку из стали для изготовления пружины нагревают непрерывно последовательно токами высокой частоты по всему сечению до температуры гомогенизации высокотемпературной фазы (примерно 1000-1050°C) и подают в зону навивки. После этого пруток-заготовку навивают на оправку. Каждый виток вместе с оправкой выдерживают в течение определенного для каждого состава стали периода времени, так называемая посленавивочная выдержка, например, в течение 15 с, затем подают в зону закалки, разделенную на зону ускоренного охлаждения в области высоких температур и замедленного охлаждения в области мартенситного превращения. Регулировку скоростей охлаждения осуществляют путем изменения зоны действия закалочного устройства, изменением скорости потока жидкости, проходящего через спрейер, изменением температуры закалочной жидкости. Затем последовательно проводят операции отпуска, дробеструйной обработки, многократного обжатия, контрольного испытания, покраски.
Заявляемый способ был проверен при изготовлении цилиндрических винтовых пружин сжатия с наружным диаметром 90-350 мм, изготавливаемых из прутков стали марок 60С2А, 60С2Г, 60С2ХФА и др. диаметром 10-70 мм. Пружины навивались на пружинно-навивочном оборудовании вертикальной компоновки, подвижный механизм спрейерного устройства располагался ниже уровня закалочной жидкости в баке. Температура нагрева прутков 1000-1050°С, посленавивочная выдержка - 10-15 с.
Проведенные исследования качества и прочностных характеристик пружин показали:
- повышение производительности навивочно-закалочных агрегатов за счет снижения времени охлаждения при закалке;
- повышение экологичности пружинного производства;
- шаг витков пружины после операции осадки при общем уменьшении длины (высоты) пружины постоянен, что свидетельствует о постоянстве свойств материала пружины в каждом витке;
- исследование структуры стали в каждом витке показало, что закалкой зафиксирована мелкозернистая полигонизованная структура, постоянная по всей длине пружины;
- стендовые испытания на усталостную долговечность показали, что долговечность испытуемых пружин в 3-5 раз превышает долговечность пружин, изготовленных по известной технологии. Результаты стендовых испытаний были подтверждены эксплуатационными.
Таким образом, за счет исключения зон неполной закалки на внутренней поверхности витков пружины, получения равномерной микроструктуры металла по всему поперечному сечению витка, заявляемый способ изготовления крупногабаритных пружин из стали существенно повышает качество производимых пружин, а также обеспечивает высокую производительность, повышенную экологическую и пожарную безопасность производства.
Claims (4)
1. Способ изготовления крупногабаритной пружины из стали, включающий нагрев прутка, навивку пружины из прутка на оправку при температуре нагрева, повитковую закалку пружины при ее непрерывно-последовательном перемещении на оправке и окончательную обработку пружины путем отпуска, отличающийся тем, что повитковую закалку пружины проводят с разными регулируемыми скоростями охлаждения в баке с закалочной жидкостью со спрейерным устройством, подвижный механизм для перемещения пружины которого расположен ниже уровня закалочной жидкости, при этом проход пружины через спрейерное устройство осуществляют со скоростью ее охлаждения выше критической с обеспечением ускоренного охлаждения в интервале температур A1-Мн и принудительного удаления паровой рубашки с внутренней поверхности витков пружины, контактирующей с оправкой, а затем по мере последовательного выхода каждого витка пружины из зоны воздействия на нее спрейерного устройства осуществляют замедленное охлаждение пружины в интервале температур мартенситного превращения Мн-Мк и окончательную закалку пружины.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регулировку скорости охлаждения пружины осуществляют путем изменения зоны закалки.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регулировку скорости охлаждения пружины осуществляют путем изменения скорости потока жидкости, проходящего через спрейерное устройство.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регулировку скорости охлаждения пружины осуществляют путем изменения температуры закалочной жидкости.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015121514A RU2635114C2 (ru) | 2015-06-05 | 2015-06-05 | Способ изготовления крупногабаритных пружин из стали |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015121514A RU2635114C2 (ru) | 2015-06-05 | 2015-06-05 | Способ изготовления крупногабаритных пружин из стали |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015121514A RU2015121514A (ru) | 2016-12-27 |
RU2635114C2 true RU2635114C2 (ru) | 2017-11-09 |
Family
ID=57759320
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015121514A RU2635114C2 (ru) | 2015-06-05 | 2015-06-05 | Способ изготовления крупногабаритных пружин из стали |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2635114C2 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1234018A1 (ru) * | 1984-08-13 | 1986-05-30 | Ижевский механический институт | Способ изготовлени крупногабаритный пружин |
US6836964B2 (en) * | 2002-02-21 | 2005-01-04 | Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for producing a helical spring |
RU2373016C1 (ru) * | 2008-04-18 | 2009-11-20 | Олег Иванович Шаврин | Агрегат для навивки стальных пружин |
RU2377091C2 (ru) * | 2006-06-27 | 2009-12-27 | Олег Иванович Шаврин | Способ изготовления крупногабаритных пружин из стали |
RU2411101C2 (ru) * | 2009-03-24 | 2011-02-10 | Олег Иванович Шаврин | Способ изготовления пружин из стали (варианты) |
-
2015
- 2015-06-05 RU RU2015121514A patent/RU2635114C2/ru not_active Application Discontinuation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1234018A1 (ru) * | 1984-08-13 | 1986-05-30 | Ижевский механический институт | Способ изготовлени крупногабаритный пружин |
US6836964B2 (en) * | 2002-02-21 | 2005-01-04 | Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for producing a helical spring |
RU2377091C2 (ru) * | 2006-06-27 | 2009-12-27 | Олег Иванович Шаврин | Способ изготовления крупногабаритных пружин из стали |
RU2373016C1 (ru) * | 2008-04-18 | 2009-11-20 | Олег Иванович Шаврин | Агрегат для навивки стальных пружин |
RU2411101C2 (ru) * | 2009-03-24 | 2011-02-10 | Олег Иванович Шаврин | Способ изготовления пружин из стали (варианты) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015121514A (ru) | 2016-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6586519B2 (ja) | 効果的に結晶粒を微細化する継目無鋼管のオンライン制御冷却方法および製造方法 | |
KR101286948B1 (ko) | 강재, 강재의 제조방법 및 강재의 제조장치 | |
RU2377091C2 (ru) | Способ изготовления крупногабаритных пружин из стали | |
JP4415009B2 (ja) | 鋼の熱加工制御のための方法 | |
MX2013002305A (es) | Alambron de acero para resorte de alta resistencia de excelente aptitud para el estirado de alambre, metodo de fabricacion para el mismo, y resorte de alta resistencia. | |
RU2411101C2 (ru) | Способ изготовления пружин из стали (варианты) | |
US20130104616A1 (en) | Method of production of pressed sheet parts with integrated preparation of blanks of non-uniform thickness | |
JP2019116678A (ja) | プレハードン鋼材、並びに、金型及び金型部品 | |
KR100776954B1 (ko) | 나사선 스프링 또는 진동완화장치의 생산 방법 | |
KR102263561B1 (ko) | 코일링된 튜빙 스트링을 제조하는 방법 | |
RU2635114C2 (ru) | Способ изготовления крупногабаритных пружин из стали | |
RU2486260C1 (ru) | Способ обработки горячекатаного проката | |
KR20030023601A (ko) | 열처리 이형강선과 그 제조방법 및 제조장치 | |
JP5228659B2 (ja) | 熱間圧延棒線の直接焼入方法 | |
CN107653364B (zh) | 粗钢丝的强制水冷 | |
KR102465476B1 (ko) | 강 튜브의 인-라인 제조 방법 | |
JPS5823813B2 (ja) | 鋼製焼入ピストンリングの製造方法 | |
RU2547989C2 (ru) | Способ изготовления высокопрочных пружин из стали и устройство его реализации (варианты) | |
Laber et al. | Determination of optimum conditions for the process of controlled cooling of rolled products with diameter 16.5 mm made of 20MnB4 steel | |
US6682612B2 (en) | Method of heat treatment of wire | |
JP2015172234A (ja) | 鋼材の徐冷処理方法 | |
RU2778650C1 (ru) | Способ производства мелющих шаров из стали | |
RU2791495C1 (ru) | Способ производства мелющих шаров из стали (варианты) | |
RU2346777C1 (ru) | Способ изготовления высоконагруженных пружин сжатия | |
RU145346U1 (ru) | Линия для производства пружин горячей навивкой (варианты) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20170112 |
|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20170628 |