Способ изготовления цилиндрических пружин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 1ЩЛИНДРИЧЕСКИХ ПРУЖИН, включающий волочение пружинной проволоки с органической смазкой, нагрев до температуры аустенизации в защитной азотно-водородной атмосфере, закалку. отпуск и навивку пружин, отличающийся тем, что, с целью повьппения выхода годного путем исключения образования рисок и трещин при навивке и уменьшения нестабильности размеров пружин, волочение на последних протяжках производят с добавление в органическую смазку 2-20% графита и 1-5% каолиновой глины, а нагрев до температуры аустенизации производят в защитной азотно-водородной атмосфере с добавлением метана. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрев до температуры аустенизации производят в защитной азотно-водородной атмос (Л фере с добавлением метана следующес 1-6% Н, го состава: 1-20 об.% ОН. 0,1-0,2% Со, остальное с точкой росы (-15)-(-50)С.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (!9) SU (!1) 02 9 52

4 (51) 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ВВТСРСНСНЪ СВРВВТВРЬСТВУ отпуск и навивку пружин, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения выхода годного путем исключения образования рисок и трещин при навивке и уменьшения нестабильности размеров пружин, волочение на последних протяжках производят с добавление к в органическую смазку

2-20Х графита и 1-5Х каолиновой глины, а нагрев до температуры аустенизации производят в защитной азотно-водородной атмосфере с добавлением метана, 2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что нагрев до температуры аустенизации производят з

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изоБ етений и отнРытий (21) 3593931/22-02 (22) 18.03.83 (46) 23.05.85. Бюп. В 19 (72) Л.А. Мосалев, Г.В. Баталов, О.Н. Мясоедова, В.Л. Пишванов и В.И. Федоров (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт метизной промышленности (53) 621 .785.47(088.8) (56) Патент Японии У 55-41284, кл. С 21 В, опублик. 1980.

Шахпазов Х.С. и др. Производство метизов. М., "Металлургия", 19779 с. 82-83, 228, 242-245, 256. (54)(57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПРУЖИН, включающий волочение пружинной проволоки с органической смазкой, нагрев до температуры аустенизации в защитной азотно-водородной атмосфере, закалку, в защитной азотно-водородной атмосфере с добавлением метана следующего состава: 1-20 об.X СН+, 1-6Х Н, О, 1-0,2Х Со, остальное М и с точкой росы (-15)-(-50) С.

090

1 1157

Изобретение относится к области изготовления высококачественной стальной пружинной проволоки и пружин из нее.

Цель изобретения — повышение выхода годного путем исключения образования рисок и трещин при навивке и уменьшения нестабильности разl меров пружин.

Сущность изобретения состоит l0 в том, что проводят волочение проволочной заготовки для .цилиндрических пружин на последних протяжках с добавлением в органическую смазку 2-207 графита и 1-5Х каолиновой глины, а нагрев до температуры аустенизации проводят в защитной азот но-водородной атмосфере с добавлением в нее метана (природного газа). Состав защитной атмосферы с добавлением 211. метана: 1-20 об.X СН, 1 — 6X Н, 0,1-2 ÎX CO, остальное йд, влажность этой среды соответствует точке росы (-15)-(-50) С. указанные мероприятия по воляют 25 получить качественное регулируемое по толщине и свойствам покрытие на готовой пружинной проволоке. Такое покрытие значительно уменьшает трение проволоки об инструмент при навивке цилиндрических пружин, кроме этого, это покрытие плотное, прочное, оно защищает пружины от коррозионного воздействия внешней среды.

Формирование такого покрытия происходит на всех этапах предлагаемого процесса, при волочении, нагреве под закалку, при закалке и отпуске. Исключение какой-либо операции или изменение их.последова40 тельности не позволит получить качественное покрытие и достигнуть цели изобретения.

При волочении добавка графитового порошка в органическую смазку (обычно это мыльный порошок) увеличивает долю углерода в слое смазки на поверхности проволоки, повышает .равномерность покрытия по составу и по толщине. Это, в свою очередь, позволяет получить равномерный и сплошной слой ококсовавшейся смазки после нагрева проволочной заготовки. Кроме того, затрудняется 55 обезуглероживание поверхности проволоки, возможен даже дополнительный эффект науглероживания поверхности, что также повышает качество пружин.

Нижний предел содержания графита в смазке (22) определен как минимально значимое для достижения описанного эффекта количества rpa— фита, верхний предел .(207.) — как минимальное количество графита, не ухудшающее, а улучшающее условия волочения углеродистой проволоки.

Посредством введения минеральной добавки, например каолиновой глины, талька и т.п., повышается толщина слоя и осуществляется более четкое регулирование толщины его за счет увелинения вязкости волочиль. ной смазки. Пределы 1-5Х выбраны аналогично выбору пределов содержания графитового порошка в смазке.

Дополнительный эффект от добавок графита и каолиновой глины — снижение тепловыделения от трения при волочении. B конечном итоге, это ослабляет нежелательное охрупчивание от деформационного старения проволоки. т.е. повышает технологичность изготовления проволоки и улучшает качество пружин.

Следующий, основной этап получения антифрикционного и антикоррозионного покрытия на пружинах — деструкция и ококсование полученного слоя смазки в специальной атмосфере при нагреве проволоки под закалку. При

300-700 С из смазки улетучиваются гаа зообразные продукты деструкции, а сама она через стадию осмоления коксуется. Смолообразные продукты термического разложения смазки связывают частицы графита и глины.

К концу нагрева под закалку смазка с добавками превращается в прочное, равномерное и плотное покрытие .

Атмосфера для проведения деструкции и формирования покрытия должна иметь низкий кислородный потенциал, полностью исключающий окисление углерода смазки и углерода металла.

Для осуществления процесса вполне подходят обычные атмосферы азотоводородного газа или атмосферы типа

ПС0-0,9 (1-6Х Í, 0-27 СО, остальное 8> и с точкой росы (-15)-(-50) C с добавками метана (природного газа) до содержания его в атмосфере

1-20Х.Äoáàâêèïðèðoäíoão газа необходимы для перевода окислительньм компонентов (О, Н О и СО ) в вос11570 становительные по реакциям конверсии метана. Эти окислительные компоненты в рабочем пространстве образуются при разложении смазок, а также подсасываются через неплотности печи. Содержание метана в атмосфере предлагается увеличить до 20Х по следующей причине: повьппенный углеродный потенциал обеспечивает выделение из атмосферы сажи .10 на поверхность проволоки, особенно о при температурах ниже 700 С. Это позволяет дополнительно увеличивать толщину слоя. При содержании метана более 20% повьппается опасность сажеобразования на муфелях печи, что резко ухудшает работу печи.

Полученное таким образом покрытие имеет толщину до 3-5 мкм, оно плавтичное и при деформации не разру- 2О шается.

Полученное покрытие дбполни1ельно улучшает свои свойства при закалке проволочной заготовки в масле. За счет высокой температуры заготовки на 2 ней образуется слой осмоленного масла, покрытие адсорбционно и механически, захватывает и прочно удерживает некоторое количество масла.

Отпуск закаленной проволоки и отпуск пружин, которые проводят при 250-500 С, способствуют разложению захваченного закалочного масла, оно становится густым, связь его с основой улучшается.

Пример. На экспериментальном заводе ВНИИметиза по предлагаемому способу изготовлены и испытаны пружи. ны типа серийных клапанных пружин

ВАЗ 2101-1007020 (диаметр наружный,®О

32,5 мм, высота 51 мм, номинальный диаметр проволочной заготовки 3,6 мм сталь 70ХГФА). Заготовку волочили на двух последних протяжках (частное обжатие 19%) с добавлением порошка графита и каолиновой глины согласно таблице. Волочение шло устойчиво, слой смазки после волочения был темный, однородный, покрытие не разрушалось от,механическнх воздействий при внутрицеховых перевозках.

Добавки до 1Х метана в защитный газ обеспечивали получение по".. крытия без пропусков даже при его минимальной толщине (режим Зс ), но в целом, снижать добавки метана ниже 1% не следует, так как при наличии естественных подсосов воздуха на промьппленних агрегатах восстановятельный характер атмосферы может стать неустойчивым. Увеличение содержания метана в атмосфере свьнпе 20% нежелательно, так как выделившаяся из атмосферы сажа из-за исходного тонкого слоя смазки не . прочно связывается с покрытием (режим 36).

Нагрев проволоки под закалку (до 850-880 С) проводили в протяжной яуфельной печи. По всей длине . муфеля противотоком движению проволо- >> ки подавали защитный газ, содержащий 1,5Х СО, 1,5% Н, остальное температура точки росы и -ходного

90 4 газа минус 25 С. Добавки метана в защитный газ составляли 1; 4 н

20%, а по базовому способу (режим 1) нагревали проволоку в защитном газе без добавок метана.

Время нагрева проволоки,70 с. Переход проволоки из печи в закалочную ванну осуществлялся через специальное переходное устройство в атмосфере защитного газа указанного состава. Отпуск проволоки проводили в расплаве свинца по обычным режимам.

Результаты обработки проволочной заготовки и свойства готовых пружин по различным режимам указаны в таблице.

Предлагаемый способ позволяет получить на проволоке и пружинах прочное покрытие на основе частиц графита (сажи), каолиновой глины, сцементованных ококсовавшимися продуктами термического, разложения смазки в восстановительной для нее атмосфере и адсорбционно захваченного закалочного масла, частично осмолившегося при отпуске. Этот слой на проволоке всех вариантов при испытаниях проволоки на навивку и на изгиб не растрескивался и ие отслаивался.

Максимальные объемы добавок порошка, графита, каолиновой глины определяются появлением трудностей в подготовке смазки для волочения и в самом волочении (режим 4). Минимальный объем этих добавок (2% графи та и 1Х каолиновой глины) определяется появлением светлых пятен на покрытии, т.е. покрытие в этих местах очень тонкое, до 0,5 мкм, (в таблице режимы 3 и 36).

5 1 ,Навивка пружин, изготовленных по предлагаемым режимам, протекала

; устойчиво. Видимых изменений в слое в месте контакта с инструментом не было, отсутствовали риски и трещины.

Нестабильность размеров пружин находилась в допустииых пределах.

Проволочная заготовка, изготовленная по базовому способу (режим 1) имела на своей поверхности тонкие слои окислов. Это вызвало появление брака по рискам и трещинам (до 5X)..

Высокие и неоднородные усилия трения об инструмейт привели к неста- . бильности условий де4юрмации при

I навивке пружин,из-за чего брак по несоответствию:размеров пружин достигал ЗХ.

Предлагаемый способ изготовления

5 пружин позволяет резко повысить их усталостные свойства,.улучшает товарный вид пружин и их коррозионные свойства.

Предлагаемый способ может исполь" зоваться не только при производстве цилиндрических пружин из проволочной заготовки., но и любых других типов, пружин и упругих элементов, получае-. мых с использованием -закалки — от13 пуска .

1157090

4

В о

00 ь а

D О

D л

Ъ о о

У

Ф а ь

1 (I о и о о

Х !» и о ol

C4 Cj Ф о

1» о

Се

Е 1

X«DO) ! Юt»

Ф 1 о ) 1

Ю ф

3 34

А@4 I

Ф ь е

«е и и с» х ать о ялеî v оь е1-yt:o!1!иС« оо аИьое взаимно!в

t о

° е мо а ж о и о. я е ф

tx! иокФЙ Ламии s+ч й

1157090

2 I

3 !

» ю с4

E F

5 о ф! В ф ВМ а 5

1 лй å43 о

trOX1. й(6) к оф

j3 о и ф g,ы! о а

I !

I

1

1 о ф

ы о о а

3 1 йод о

O! И!».Х

& I c6 4 Р о!аое

Ф 1 М! 1 ф

Д

u I I а о а, о! а5

1 C И Ы ! g О обем

В «Н !

Х Э «!

t1 о ф феоо!

1-ю t;

1

1 В:(E

«о.о а 3 ааое амЖж

I омоор е