SU744047A1 - Способ упрочнени пружин из углеродистых и легированных сталей - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ПРУЖИН ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ И ЛЕГИРОВАННЬК СТАЛЕЙ

Изобретение относитс  к область технологии изготовлени  пружин. В современном машиностроении при изготовлении пружин из углеродистых и легированных сталей с содержанием углерода 0,5-0,7% примен ют закалку с последующим -низким отпуском и пластическим деформированием. Пластическое деформирование провод т путем осадки пружин, предварительно навитых с увеличенным шагом. После деформировани  пружины подвергают старению при 100-400°С 1. Недостатком этого способа  вл ет с  снижение запаса пластичности стали в результате деформационного старени  мартенсита. Известен также способ изготовлени пружин, заключающийс  в навивке пружины с увепкченкум шагом, ее закалке до получени  мартенситной структуры, среднем отпуске и пластической дефор мации 2. При этом пластическую деформацию провод т в холодном состо НИИ при комнатной температуре с остаточным сдвигом до 2,0%. Однако известный способ не обеспе чивает высоких упругих свойств пружин и их стабильности в процессе эксплуатации, так как остаточные напр жени , возникающие в процессе холодной пластической деформации и выдержки под нагрузкой, частично склонны к возврату. Кроме того, такие пружины склонны к замедленному разрушению в процессе эксплуатации,и имеют низкую долговечность в услови х цикт лического нагружени  3. Известен также способ изготрвле11ИЯ пружин, заключающийс  в навивке пружин, их закалке и отпуске в сжатом до, соприкосновени  витков состо нии 14 . Недостатком существующего способа  вл етс  то, что его нельз  применить дл  упрочнени  т желонагруженных пружин , подвергающихс  динамическим нагрузкам , так как при работе таких пружин возможно их разрушение от усталостной трещины. Такие пружины навиваютс  с максимально возможным шагом, а напр жени , возникгиощие при сжатии их до соприкоснйвени  витков, уже при комнатной температуре приближаютс  к пределу текучести, а при температуре отпуска значительно превышают предел Кучести стали, а это приводит к значительной остаточной пластической деформации пружин, развитию динамического старени  и снижению запасов пластичности стали. Из-за большой пластической деформации наблюдаетс  коробление пружин 66чкЬ6ё1ра зность , кривизна, нёпе)пенд кул рность торцов оси пружины. Кроме ТОГО , сжатие закаленных пружин до со прикосновени  витков может привести к хрупкому, разрушению их или развитию .микротрещин. В то же врем  в результате отпуска пружин при неизменной начальной деформации происходит интенсивное уменьшение начальной наг рузки за счет релаксации приложенно го напр жени , а это приводит к быст рому затуханию процессов релаксации В1НХтренних напр жений, возникающих в результате закалки. Целью изобретени   вл етс  повышение упругих свойств пружин, их ста бильности в процессе эксплуатации и долговечности в услови х циклического нагружени . Поставленна  цель достигаетс  тем что отпуск пружин провод т под нагрузкой при температуре 300-400 С в течение 10-30 мин, при этом отпуск пружин осуществл ют при посто нном напр жении .в пределах 30-70 кгс/см , а нагрузку прикладывают сразу после нагрева до температуры отпуска. Сущность способа заключаетс  в хо лодной навивке пружины с шагом, превШ1ающим шаг готовой пружины, ее за калке до получени  мартенситной стру и Отпуске под посто нной нагруз кой при начальном напр жении равном 0,4-0,7 от предела текучести при тем пературе Отпуска (при, кручении) . В процессе закалки в материале пружин возникают высокие внутренние напр жени , снижающие упругие свойст ва и усталостную прочность пружин. Отпуск под посто нной нагрузкой обес печивает повышение упруЬих .свойсгв пружин за счет более полной релаксаций остаточных внутренних напр жений и более равномерного их распределени , не вызывает развити  динамического деформационного старени  и снижени  запаса пластичности стали. Соз даетс  структура, свободна  от внутПо известному способу

(Отпуска в сжатомдо соприкрСнойени  витков /

состо ни ) ,По предлагаемому способу:

отпуск при 300°С

Т 70 кгс/мм

744047

2,5-3

4,5-6,5

30-50

2,1-2,3 ренних напр жений, обладающа  высоким сопротивлением усталостному разрушению и высокими упругими свойствами . .Релаксаци  внутренних напр жений над посто нной нагрузкой позвол ет снизить температуру отпуска до 300 С и более полно использовать высокие упругие свойства, которые имеют пружинные стали при такой температуре отпуска. Повышение температуры отпуска свыше 400°С снижает прирост упругих свойств стали. При отпуске под напр жением 30-70 кгс/мм остаточна  деформаци  (остаточный сдвиг) пружин не превышает 0,5%. Поэтому нарушени  геометрических параметров пружин не происходит. За счет более интенсивной релаксации остаточных, напр жений при отпуске под посто нной нагрузкой врем  отпуска может бы.ть сокращено до 10-30 мин . Пример . Провод т изготовление пружин из стали 60С2А с диаметром проволоки d 2,0 мм, средний диаметр пружины DQ 15,65 мм, число витков п 8, шаг 11 мм. Состав стали: 0,62% С и 1,72% Si. Обработку пружин по известному способу провод т при следующих режимах: закалка при 860 С, отпуск при 420°С в заневоленном до соприкосновени  витков состо нии. Следует отметить , что пружины с таким шагом при сжатии их до соприкосновени  витков после закалки разрушаютс  в упругой области, поэтому сжатие их провод т после см гчающего предварительного отпуска при в течение 1ч. По предлагаемому способу после закалки с этой же температурой провод т отпуск под посто нной нагрузкой при 300°С и напр жении Т 70 кгс/мм при t 400°С и Т г 30 кгс/мм и 1-70 кгс/мм ;при t - З50с и Т 50 кгс/мм. Стабильность упругих свойств готовых пружин определ ет как величину уменьшени  приложенйого напр жени  (релаксационный эффект) при выдерзкке в течение 500 ч при начальном нап;р жении Та 70 кгс/мм. Полученные результаты представлены в таблице.

отпуск при 400 С Т 30 кгс/мм f I L 70 кгс/мм

отпуск при Т 50 кгс/мм

Из-за большой, осадки пружины, изготовленные по известному способу, кроме отклонени  от перпендикул рности имеют также значительную бочкообразность - выпуклость средних витков и непаргшллельность торцов.

Пружины испытывают на долговечность на стенде с синусоидальным заkoHOM нагружени  и числом цикл) 1000 ц/мин. Коэффициент асимметрии RT О,Ik База 2-10 циклов.

Долговечность пружин, изготовленных по предлагаемому способу, возрастает в 2,5 раза..

Использование предлагаемого способа упрочнени  пружин из сталей с содержанием углерода 0,5-0,7% по, сравнению с известным способом дает следующие преимущества: повышение долговечности пружин; повышение ста ,бильности их упругих свойств; повышение упругих свойств пружин без нарушени  правильности их геометрических параметров; сокращение длительности производственного цикла за сче уменьшени  длительности отпуска.

Формула .изобретени 

Claims (3)

1. Способ упрочнени  пружин из углеродистых и легированных сталей.

Продолжение таблицы

0,5-1

2,0-2,5 0,5-1° 2,0-2,7

0,5-1°

2,0-2,5

преимущестйенно с содержанием 0,50 ,7% углерода, навитых с увеличенным шагом, включающий их закалку и отпуск под нагрузкой при 300-400 с, о т л и V а ю щ И и с   тем, что, с целью повышени  упругих свойств пружин , их стабильности в процессе эксплуатации , отпуск пружин провод т под нагрузкой при посто нном напр жении , равном 0,4-0,7 предела текучести стали при отпуске.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю 4 и и с   тем, что, с целью повыше-. ни  упругих свойств пружин из стеши 60С2А, отпуск ведут под нагрузкой при посто нном напр жении, равном 3070 кгс/мм, при этом нагрузку прикладывают сразу после нагрева до температуры отпуска.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

Г. Авторское свидетельство СССР 257430, кл. С 21 D 9/02, 1968.

2.Остроумов В.П. Производство винтовых цилиндрических пружин. М., Машиностроение, 1970, с.. 22-84.

3.Потак Я .М. Хрупкие разрушений стали и стальных деталей. М., 1955, с. ,319-320.

4, Ассонов А.Д. Технологи  термической обработки деталей машин. М.,

1969, с. 80.

Машиностроение