Способ изготовления пружин

Способ изготовления пружин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к изготовлению пружин. Пружину из стали 65Г нагревают до 880°С, навивают на цилиндрическую оправку и охлаждают . После закалки пружину нагревают до 420°С, подвергают растяжению со степенью деформации 0,4% и охлаждают до 25°С. Отпуск с деформацией осуществляют циклически с количеством циклов, равным 3-5.1 з,п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1726537 А1 (19) (!! ) (51}5 С 21 D 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4720681/02 (22) 19.07.89 (46) 15.04,92. Бюл, ¹ 14 (71) Научно-производственное объединение по механизации и автоматизации производства машин для хлопководства "Технолог" (72) Я.И. Шор, А.А. Мухамедов, А,К. Херсонский и M.Ø. Любашевский (53) 621.785.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹1525217,,кл. С 21 D 8/00, 1988.

Авторское свидетельство СССР

N 885301, кл. С 21 D 1/78, 1981, Авторское свидетельство СССР

N 316533, кл. С 21 09/02, 1970.

Изобретение относится к производству пружин горячей навивкой и может быть использовано в машиностроении для изготовлении и термического упрочнения большой номенклатуры пружин и пружинныхэлементов различной конструкции и назначения.

Известен способ изготовления витых пружин, включающий непрерывно-последовательный нагрев заготовки до температуры аустенизации, навивку, совмещенную с закалкой, отпуск и осевую деформацию торцовым обжатием пружин.

Известный способ характеризуется длительностью отпуска пружин с нагревом в печи и высокой энергоемкостью, связанной преимущественно с наличием различных источников нагрева под закалку и отпуск пружин. Кроме этого, способ не обеспечивает полноты реализации получения более высоких механических свойств пружинных сталей при скоростных нагревах при закалке и отпуске, (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРУЖИН (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к изготовлению пружин. Пружину из стали 65Г нагревают до 880 С, навивают на цилиндрическую оправку и охлаждают. После закалки пружину нагревают до 420 С, подвергают растяжению со степенью деформации 0,4% и охлаждают до

25 С, Отпуск с деформацией осуществляют циклически с количеством циклов, равным

3 — 5.1 з,п. ф-лы, Цель изобретения — повышение производительности, качества пружин за счет повышения механических свойств пружинных сталей и размерной точности пружин и снижение энергоемкости способа путем унификации источника нагрева для закалки и отпуска пружин.

Способ осуществляют следующим образом, Полуфабрикат в виде прутка или плиты подают в зону нагрева непрерывно-последовательным способом и нагревают в индукционном нагревателе до температуры аустенизации, Одновременно с нагревом до температуры аустенизации осуществляют непрерывно-последовательную навивку полуфабриката на оправку с жестко регламентирîBàííым шагом винтовой навивки, Скорость осевого перемещения полуфабриката 5 мlмин, осевое натяжение навивки регламентирует степень деформации полуфабриката в интервале 2 — 5%. Навитые на

1726537

Р1,1 = Рмакс =

= 15 кГс

1.3. Охлаждение пружины

1.4. Сжатие пружины

1,5. Охлаждение пружины

1,6, Растяжение пружины

1.7. Время цикла

Изменение суммарной степени деформации цикла

Т=110 С

Р1.2 = 12 кГс 45

Т = 25ОС

Р1.з = 11,5 кГс

r>=12+0,4c 50

1,0 — 0,8 оправку витки пружины, начиная с первого, подвергают закалочному охлаждению непрерывноо-последовательным перемещением оправки в полость спрейера.

Сформированный пружинный элемент 5 в закаленном состоянии демонтируют с оправки и перемещают с помощью транспортирующей системы, выполненной в виде пар приводных роликов с индивидуальными приводами и размещенной соосно оправки 10 навивки пружины, сквозь последовательно расположенные индукционные модули, в которых осуществляют непрерывно-последовательный нагрев до температуры отпуска, принудительное охлаждение до 15 комнатной температуры и непрерывно-последовательную деформацию знакопеременным нагружением, симметричным оси пружины. Количество индукционных модулей определяет цикличность совмещенного 20 процесса отпуска и осевой деформации обрабатываемых пружин и ограничено интервалом 3 — 5. Температура нагрева под отпуск

430 +10 С, температура охлаждения после отпуска 25 + 10 С. Указанные параметры 25 отпуска скоррелированы со скоростью осевого перемещения пружинного элемента сквозь индукционные модули, равной скорости периода нагрева до температуры аустенизации, навивки и закалки пружины, 30

Одновременно с нагревом под отпуск и охлаждением после отпуска в индукционных модулях производят непрерывно-последовательную осевую деформацию пружинного элемента знакопеременным 35 нагружением, симметричным оси элемента, с убывающей степенью деформации в интервале 1,0...0,4 от цикла к циклу.

Так, в 1-ом цикле отпуск совмещают с деформацией в следующей последователь- 40 ности:

1.1. Нагрев до температуры отпуска Т = 420ОC

1.2. Растяжение пружины

Во втором цикле:

2.1. Нагрев до температуры отпуска (в растянутом

СОСтОянии пОд дЕйСтвиЕм Р1,3)

2.2. Сжатие пружины Р2.1 = Рмакс = 10 КГС

2.3. Охлаждение пружины

2.4. Растяжение пружины Р2.2 = 8,5 кГс

2.5. Охлаждение пружины

2.6. Сжатие пружины

2.7. Время цикла

Изменение суммарной степени деформ. цикла 0,8 — 0,6 .

В третьем цикле:

3.1. Нагрев до температуры отпуска (в сжатом состоянии под действием Р2.з)

3.2. Растяжение пружины

Т=420 С

Т=110 С

Т=25 С

Р2.з = 8,2 кГс т2=12 ":0,4с

Т=420 С

Р, =PMM «.=

= 7,6 кГс

РЗ.2 = 7,1 кГс

Рз.з = 6,9 кГс

Т=420 С

Р4.1 = Рмакс =

= 6,4 кГс

4,3, Охлаждение пружины

4.4, Растяжение пружины

4,5, Охлаждение пружины

4.6. Сжатие пружины

4.7, Время цикла

Т=110 С

Р4.2 = 6,2 КГС

Т =25ОC

Р4.з = 6,0 кГс г4 = 12 +0,4 с

3.3. Охлаждение пружины Т= 110 С

3.4. Сжатие пружины

3.5. Охлаждение пружины Т = 25ОС

3.6. Растяжение пружины

3.7. Время цикла гз = 12 ++ 0,4 с

Изменение суммарной степени деформации цикла 0,6-0,5

В четвертом цикле:

4.1. Нагрев до температуры отпуска (в растянутом состоянии под действием Рг.з)

4.2. Сжатие пружины

1726537

Изменение суммарной степени деформации цикла 0,5 — 0,4 .

Указанные степени деформации в каждом из приведенных циклов обеспечиваются приводными парами роликов транспортирующей системы в результате различия их наружных диаметров, поверхность которых, контактирующая с обрабатываемыми пружинными элементами, задает закон изменения величины и направления деформирующего усилия, симметричного оси элемента, за счет ускорения или торможения осевого перемещения пружинного элемента как сквозь один модуль, так и в цепи последовательно состыкованных индукционных модулей. При непрерывно-последотельном перемещении пружинных элементов сквозь модули, отдельные части обрабатываемых элементов могут испытывать различные по величине и направлению усилия деформации, постоянно соосные оси обрабатываемых элементов.

По завершении циклического отпуска, совмещенного с осевой деформацией, пружинные элементы поступают в накопитель, откуда часть из них подвергается контролю геометрии, твердости, микроструктуры, а остальные передают на окраску, сушку и сборку. Конкретные технологические параметры изготовления массовых пружинных элементов в виде рабочего элемента шпинделя хлопкоуборочной машины приведены в примере.

Пример. Заготовку в виде зубчатой ленты сечением 22 х 1,6 мм из пружинной стали 65I разматывают из предварительно навитой бухты и вдоль оси подают в зону нагрева, непрерывно-последовательно нагревают до температуры аустенизации

880 и 10 С и навивают на оправку с жестко заданным шагом, совмещая навивку с закалочным охлаждением непрерывно-последо-. вательным способом в спрейере путем осевого перемещения в полость его оправки с последовательно формируемыми витками пружинного элемента, Скорость закалочного охлаждения 0,8 10 С/с, общее время навивки и закалки пружинного элемента — 54 + 1 с. Твердость элемента после навивки и закалки HRC 56 — 60, содержание остаточного аустенита менее 6%, Закаленный пружинный элемент подвергают циклическому отпуску — 4 цикла в последовательно сост ы кован н ых индукционных модулях, размещенных соосно оправки для навивки пружин, и совмещают отпуск с циклической деформацией пружины, при этом степень деформации убывает от цикла к циклу с суммарным накопленным изменением ее в интервале 1,0-0,4) . Температура нагрева под отпуск 420 С, временный интервал цикла, включающего нагрев до температуры отпуска, растяжение пружины, охлаждение до промежуточной температуры — 110ОС, сжатие пружины, охлаждение пружины до комнатной темпе10 ратуры 25 С, растяжение пружины (и, аналогично, в последующих циклах, но с обратным знаком деформирующего усилия и убывающей степенью деформации) 12 0,4 с, причем время нагрева и

15 выдержки при температуре отпуска 420 С составляет 4,0 + 0,2 с, а время выдержки, охлаждения и деформации 8,0 и 0,2 с. Интервал снижения степени деформации в

1-ом и II-ом циклах соотвественно: 1,0 — 0,8

20 и 0,8-0,6, а в III-ем и IV-OM циклах: 0,60,5 и 0,5 — 0,4

Твердость пружин после циклической обработки, совмещающей отпуск и деформацию HRCg 49-51, предел упругости 16525 168 кГс/мм, изменение геометрии и точностных параметров при эксплуатационных нагрузках значительно ниже стандартных пределов для витых пружин 1-го и II-го класса точности, относительная энергоем30 кость процесса снижена на 25 — 32 .

Уменьшение степени деформации ниже

0 4 приводит не только к резкому снижению показателей механических характеристик, но и к разбросу, выходящему за

35 рамки достоверности определения, увеличение степени деформации свыше 1 не только трудно выполнима при непрерывно-последовательном перемещении обрабатываемой пружины и энергетически

40 нецелесообразна, но и при минимальном (3 — 4 ) росте прочностных характеристик (степень деформации — 8...10 (,) резко снижает точностные характеристики пружин и их релаксационную стойкость; что может

45 быть объяснено при повышенных степенях деформации в процессе температурного воздействия отпуска трансформированием микропластических деформаций в пластические, 50 Использование менее 3-х циклов совмещенного отпуска и осевой деформации не обеспечивают стабильности структуры отпущенных пружин и приводят к повышенным показателям разброса твердости и

55 термических напряжений, применение более 5-и циклов совмещенной обработки не обеспечивает роста физико-механических и структурных характеристик, значительно снижая уровень искажений и концентрацию

1726537

50

Составитель А,Херсонский

Редактор Н. Горват Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Заказ 1250 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Гагарина, 101 углерода за счет появления активности выделения карбидов.

Снижение энергоемкости в предложенном способе реализуется не только за счет унификации источника нагрева под закалку и отпуск, но и за счет снижения энергозатрат на деформацию, связанных как с деформацией нагретого, а не холодного металла, так и с проявлением эффекта Баушингера при знакопеременной деформации, Повышение производительности в предложенном способе связано с двумя очевидными факторами: .сокращение времени индукционного скоростного отпуска под действием знакопеременной нагрузки за счет увеличения скорости превращения при отпуске и аннулирования отдельной операции из про. цесса изготовления пружин — 3-х кратного обжатия их, — выполнение деформирующего воздействия в процессе отпуска, (а не в холодном, отпущенном состоянии) и цикличность знакопеременных усилий деформации обеспечивает обрабатываемым пружинам повышенную точность, что в совокупности с повышением предела упругости и других прочностных и эксплуатационных характеристик улучшает качество витых пружин и пружинных элементов.

5 Формула изобретения

1, Способ изготовления пружин, включающий непрерывно-последовательный индукционный нагрев заготовки до температуры аустенитизации, навивку, охлаж10 дение, индукционный отпуск и осевую деформацию пружин, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, качества пружин и снижения энергоемкости процесса, осевую

15 деформацию пружин совмещают с отпуском и осуществляют их циклически, при этом деформацию производят знакопеременным нагружением симметрично оси пружины.

2. Способ по и. 1, отличающийся

20 тем, то осевую деформацию и отпуск проводят с количеством циклов 3 — 5, знакопеременное нагружение осуществляют в интервале 1,0 — 0,4% от степени деформации, а отпуск проводят при 420 — 440 С.