Pereosnastka.ru

Повышение надежности и долговечности приборов зависит от обеспечения стабильности работы пружин различного типа, пружинных контактов, растяжек, мембран, шайб Гровера и других упругих элементов. Повышение надежности пружин определяется в значительной степени химическими, механическими, физическими и антикоррозионными свойствами применяемых пружинных материалов. Поэтому возникает необходимость и дальнейшего изыскания новых составов, новых методов обработки, обеспечивающих наиболее благоприятные и повышенные свойства пружинных материалов.

Установлено что применяемые для изготовления пружин легированные стали имеют ряд существенных недостатков. Например, стали марок 55С2, 60С2 и др., легированные кремнием, склонны к обезуглероживанию, вследствие чего прочность и упругость в поверхностных рабочих слоях снижаются. Сталь марки 60С2 недостаточно пластична при ковке, что приводит к образованию мелких трещин в производственных условиях, и имеет небольшую ударную вязкость, равную всего 2—2,5 кгм/см2, при требуемой твердости пружин, равной HRC 45—49, что приводит в отдельных случаях к их разрушению.

Стали марки 65Г и др. с повышенным содержанием марганца склонны к отпускной хрупкости 1-го рода, к перегреву и росту зерна, вследствие чего снижается ударная вязкость и упругие характеристики пружин. Применение этих сталей для крупных пружин, изготовляемых из проволоки диаметром более 20 мм, ограничено вследствие недостаточной прокаливаемости.

Хромованадиевая сталь марки 50ХФА вследствие пониженного содержание углерода (0,46—0,54%) обладает пониженной закаливаемостью и недостаточно высокими прочностными свойствами. В работе показано, что свойства пружинных сталей с 0,5— 0,65% углерода сильно зависят от относительно небольших колебаний в содержании углерода. При содержании углерода выше 0,60—0,62% ударная вязкость и релаксационная стойкость значительно снижаются; при уменьшении углерода ниже 0,50—0,54% значительно улучшается вязкость, но понижаются упругие свойства.

Для улучшения основных свойств пружинных легированных сталей, подвергаемых закалке и отпуску, рекомендуется введение небольшого количества бора.

А. Г. Рахштадт в результате исследования большого количества составов стали с 0,5% углерода считает установленным:
1) бор во всех сталях, особенно легированных хромом и ванадием, хромом и марганцем или марганцем и кремнием, увеличивает предел упругости и снижает величину энергии, рассеиваемой при упругих колебаниях как после двойной, так и после изотермической обработки. Например, максимальная величина предела упругости достигается при введении в кремнемарганцевую сталь 0,003% бора, а в хромомарганцевую — 0,003—0,006% бора;
2) бор во всех сталях, кроме кремнистой и углеродистой, повышает прокаливаемость;
3) бор во всех сталях несколько повышает предел выносливости;
4) борсодержащие пружинные стали пригодны для осуществления интенсивных методов нагрева, так как порог роста зерна за счет их предварительного раскисления титаном и алюминием смещен к более высоким температурам.

А. Г. Рахштадтом и О. Н. Мещериновой разработаны новые составы сталей марок 55ХГР и 55СГ2Р, которые обладают более высокими пределами упругости и выносливости и повышенной релаксационной стойкостью и длительной прочностью.

А. В. Семичастной для пружин и других аналогичных изделий разработаны новые пружинные стали марок ЭП464 и ЭГ1465 с более низким содержанием кремния, чем в стали марки 60С2, но с оптимальным содержанием углерода и легирующих элементов.

Цилиндрические винтовые пружины сжатия, изготовленные из стальной проволоки марки ЭП464 0 1,4-—1,6 мм, подвергнутые закалке при 860° в масле и отпуску при 400—410° на твердость HRC 45—16, при испытании на выносливость выдержали 30 миллионов циклов, не изменив своих характеристик.

На основании проведенного исследования, А. В. Семпчастная рекомендует следующее.
1. Для изготовления пружин вместо стали 50ХФ и 60С2 применять сталь ЭП464 (60ХГСФ), а вместо стали 65Г — сталь ЭП465 (60СГР).
2. Применять сталь ЭП464, обладающую высокими характеристиками прокаливаемости — 50—55 мм, закаливаемости —
HRC 60—62 и прочности — а„ = 180-М90 кг/мм2, имеющую малую чувствительность к обезуглероживанию — <0,01 мм и мелкозернистость — 8—9 баллов.
3. Для обеспечения твердости HRC 46—49 и максимальных, упругих свойств пружины следует подвергать термической обработке по следующим режимам:
а) для стали ЭП464 закалка с 860° с охлаждением в масле, отпуск при 410—450°; изотермическая закалка с 870°, охлаждение в соли 425—335°, отпуск 280—300°;
б) для стали ЭП465 закалка с 860° с охлаждением в масле, отпуск при 420—450°, изотермическая закалка с 860—870°, охлаждение в соли 315—320°, отпуск 250°.
4. Для повышения механических свойств и вязкости существующих стандартных марок сталей рекомендуют следующие режимы изотермической закалки:
а) для стали 60С2 изотермическая закалка с 870°, охлаждение в соли 315—320°, отпуск 250° (для условий службы с динамическими нагрузками); изотермическая закалка с 870°, охлаждение в соли 275—280°, отпуск 425° (для условий службы без динамических нагрузок);
б) для стали 50ХФА изотермическая закалка с 880°, охлаждение в соли 315—320°, отпуск 250—280° (для условий службы с динамическими нагрузками); изотермическая закалка с 880°, охлаждение в соли 275—280°, отпуск 425° (для условий службы без динамических нагрузок);
в) для стали 65Г изотермическая закалка с 830°, охлаждение в соли 320°, отпуск 250°.

Продолжительность выдержки при изотермической закалке должна составлять 20—30 мин для прутков 0 20 мм.

Для обеспечения стабильной работы и повышения надежности, пружины различных типов, шайбы Гровера и другие упругие элементы после окончательного изготовления подвергаются испытаниям по одному из следующих методов:
1) заневоливанию при комнатной температуре при сжатии до соприкосновения витков с временем выдержки, указанным в гл. VI на стр. 132—133;
2) горячему заневоливанию при температуре 100—120 °С при сжатии до соприкосновения витков с временем выдержки:
а) для мелких пружин, работающих при комнатной температуре, 0,5—1 ч;
б) для средних и крупных пружин, работающих при комнатной температуре, 1—2 ч.
Надо отметить, что применение горячего заневоливания значительно увеличивает стабильность упругих элементов, длительное время работающих при комнатной температуре;
3) горячему заневоливанию пружин, длительное время работающих при повышенных температурах; при этом температура испытания, как правило, на 20—30 °С должна превышать рабочую температуру. Пружины сжаты до соприкосновения витков. Время выдержки от 5 до 10 ч.
Применение горячего заневоливания для данных пружин является обязательной операцией, при этом выбор и назначение температуры горячего заневоливания необходимо увязывать с условиями работы пружин в отношении температурного режима и длительности службы;
4) циклическим испытаниям путем многократнопеременного сжатия пружин до соприкосновения витков; для мелких пружин, работающих при статическом нагружении, норма 5000—6000 циклов; для средних и крупных пружин, работающих при статическом нагружении, норма 2000—2500 циклов;
5) для стабилизации крупных пружин вместо вышеуказанных методов испытания достаточно иногда простое 15—20-кратное обжатие пружин до соприкосновения витков.

Читать далее:

Основные сведения о производстве

• Технические требования, предъявляемые к упругим элементам
• Гальваническое покрытие и консервация
• Изготовление упругих элементов
• Служебные свойства нержавеющих пружин
• Остаточная деформация пружин