СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОНАГРУЖЕННЫХ ПРУЖИН СЖАТИЯ
METHOD OF MAKING HIGH-LOADED COMPRESSION SPRINGS

Изобретение относится к технологиям изготовления винтовых пружин сжатия из холоднодеформированной предварительно термически обработанной, обычно патентированной проволоки, в том числе прошедшей высокотемпературное или низкотемпературное термомеханическое упрочнение.
Известен способ изготовления пружин, включающий навивку пружины, термообработку, шлифовку торцов, дробеметный наклеп, термоосадку и трехкратную холодную осадку, причем термоосадку проводят при температуре 200…250°C [1].
Недостатком способа является то, что трехкратная холодная осадка, применяемая в качестве операций технологической для осадки пружин и контрольной для проверки релаксационной стойкости пружин, не всегда гарантирует качество пружин из-за незначительной степени осадки и пропорциональной осадке стойкости, занимая определенное время для выполнения трех нагружений.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в разработке технологического процесса, позволяющего расширить технологические возможности способа и повысить качество пружин.
3
3
Технический результат достигается тем, что в способе изготовления высоконагруженных пружин сжатия, включающем навивку пружины с шагом, превышающем шаг готовой пружины, отпуск, люмоконтроль, шлифовку торцов, дробеметный наклеп, производят пластическое упрочнение пружины при температуре 200…250°C осевой нагрузкой, составляющей (10…300)F, где F - сила пружины при максимальной деформации. При этом к пружине вначале прилагают нагрузку, обеспечивающую минимально допустимую осадку при работе пружины в изделии, и прикладывают повторную, увеличенную пропорционально отношению требуемой осадки к осадке от приложения первой нагрузки. При достижении требуемой высоты от приложения первоначальной нагрузки повторная нагрузка не обязательна.
3
Из опыта производства пружин завода «Автонормаль» определено, что наиболее оптимальной температурой пластического упрочнения пружин термоосадкой (выдержка под осевой нагрузкой F) является температура 200…250°C, поскольку при этой температуре двухсторонние напряжения сжатия, созданные ранее дробеметным наклепом на поверхности пружин и препятствующие раскрытию усталостных трещин, не успевают релаксировать за несколько минут прогрева. Деформационное перераспределение напряжений сжатия также не происходит, так как сдвиговые пластические деформации при термоосадке незначительны и составляют всего 0,2…0,3% [1].
3
По аналогии с этим температура пластического упрочнения пружин приложением увеличенной осевой нагрузки (10…300)F выбрана такой же.
При пластическом упрочнении у пружин, в том числе нагретых, происходит изменение механических свойств материала и повышаются показатели прочностных свойств. Процесс упрочнения сопровождается структурными изменениями в деформированном слое с соответствующим повышением его твердости и прочности, образованием благоприятных остаточных напряжении сжатия и формированием качественно новой макро- и микрогеометрии поверхности и материала пружин [2].
При данной последовательности технологических операций гарантируется увеличение стойкости пружин, повышается точность пружин по длине и нагрузке, уменьшается количество операций и количество нагрузок с трех до одной.
При увеличенных нагрузках полнее выявляются скрытые дефекты металла пружин, снижается брак при сортировке пружин [3].
3
Способ осуществляют следующим образом. Проволоку, упрочненную, в том числе подвергнутую низкотемпературному или высокотемпературному термомеханическому упрочнению, подают на пружинонавивочный автомат и навивают пружину с шагом, превышающим шаг готовой пружины. Производят отпуск пружины при температуре 410±10°C. После 100% люмоконтроля осуществляют шлифовку торцов и дробеметный наклеп, промывку. Производят пластическое упрочнение при температуре 200…250°C сжатием пружины осевой нагрузкой (10÷300)F и снимают фаски с торцов. Нагрузку можно прикладывать вибрационно. Замеряют параметры пружины. Последние операции - нанесение защитного покрытия, консервация и упаковка.
Источники информации
1. Патент RU №2208056 C2, МПК C21D 9/02.
2. Рахштадт А.Г. Пружинные стали и сплавы. / М., Металлургия, 1982, - 400 с.
3. Тебенко Ю.М. Проблемы производства высокоскоростных пружин и пути их решения. Монография. - Ставрополь: ООО «Мир дачных», 2007, - 152 с.