Способ изготовления предварительно напряженных винтовых пружин из дисперсионнотвердеющих элинварных сплавов

О П И С А Н И Е ( 997932ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик сК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53) УДК 621.791. ,035 (088,8) Опубликовано 23,02.83, Бюллетень7 лв делам лзебретений и еткрытийДата опубликования описания 25.02.83(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ ВИНТОВЫХ ПРУЖИН ИЗ ДИСПЕРСИОННОТВЕРДЕЮЩИХ ЭЛИНВАРНЫХ СПЛАВОВ1Изобретение относится к точному приборостроению, главным образом геофизическому и может быть использовано для изготовления пружин, уравновешивающих маятник длиннопериодного сейсмометра, где должны применяться винтовые пружины, обладающие высокой температурной и временной стабильностью упругих характеристик.Известен способ изготовления пружин с поджатыми витками, согласно которому поджатие витков осуществляется за счет того, что проволоку одновременно с навивкой закручивают относительно ее оси 11.Недостатком данного способа является неравномерность деформации проволоки, значительное изменение микроструктуры материала, вызванное пластической деформацией при кручении и навивке проволоки, что ведет к появлению микронеоднородностей отдельных участков пружины, возникновению концентраторов напряжений, заметному снижению упругих характеристик пружины, увеличению ползучести при воздействии долговременной знакопеременной нагрузки. Наиболее близким к предлагаемому спо-.собу изготовления предварительно напряженых винтовых пружин из дисперсионнотвердеющих элинварных сплавов является способ, согласно которому пружину навивают с шагом, превышающим диаметр проволоки в 2 - 4 раза, нагревают до 700 - 800 С, охлаждают на воздухе, перевивают пружину в обратном направлении с шагом, равным диаметру проволоки, затем осуществляют 1 о стабилизирующий отпуск при 400 - 500 дляснятия предварительного напряжения, после чего проводят заневоливание 12.Однако известный способ не позволяетполучать пружины со стабильными упругими свойствами. Это обусловлено тем, что 15при навивке пружины с шагом, равным 2 - 4 диаметрам проволоки, значительно увелиЧивается ее длина и при последующем отпуске витки пружин подвергаются воздействйю отличающихся друг от друга температур, 2 о что приводит к возникновению различногоструктурного состояния материала по длине пружины. С другой стороны пружина, навитая с шагом, равным 2 - 4 диаметра проволоки, при перевивке получается с чрезмер997932 формула изобретения Составитель Л. Ломтев Техред И. Верес Корректор Ю.Макаренко Тираж 684 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 36, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Редактор Т. КугрышеваЗаказ 1014/16 но деформированной и искаженной структурой материала. Высокая температура отпуска с последующим охлаждением на воздухе способствует возникновению неравномерного слоя окалины, которая при перевивке пружины частично удаляется. Это при-водит к изменению сечения материала, увеличению количества концентраторов напряжений, ухудшает стабильность пружины. Последующий стабилизирующий отпуск при 400 в 5 С не обеспечивает постоянства упругих характеристик. В длиннопериод 1 ом сейсмометре это обстоятельство ведет к неустойчивости маятника, что ограничивает точность полученной информации.Целью изобретения является повышение качества пружины за счет обеспечения постоянства упругих свойств пружины.Поставленная цель достигается тем, что навивку пружины осуществляютс шагом, равным диаметру проволоки, после перевивки пружину подвергают калибровке рас О тяжением при пластической деформации 0,05 - 0,1/ю, а стабилизирующий отпуск осуществляют в вакууме на оправке диаметром на 1 - 2 мм больше внутреннего диаметра пружины.Пружины после изготовления необхо димо хранить в нагруженном до рабочих напряжений состоянии.)Пример, Из проволоки диаметром 1,5 мм сплава 45 НХТ изготовляются пружины длиной 77 мм и диаметром 25 мм.Навивку пружин осуществляют с шагом 1,5 мм на токарном станке на вращающуюся оправку диаметром 20 мм при помощи латунного упора, закрепленного в резцодержателе. Полученные пружины надевают на оправку диаметром 27 мм, поджимают витки гайкой до соприкосновения и проводят отпуск в вакуумной печи при 690 С в течение 4 ч с охлаждением в ней до 100 С и далее на воздухе.Затем пружины перевивают в обратную сторону с шагом 1,5 мм на токарном стан ке на вращающуюся оправку диаметром 19 мм при помощи латунного упора, закрепленного в резцодержателе. Полученные пружины закрепляют с одного конца, а к другому подвешивают груз 2,8 - 3,5 кг. Затем пружины подвергают стабилизирующему отпуску на цилиндрической оправке в вакуумной печи при 400 С в течение 2 ч и электрополировке на приспособлении, обеспечивающем зазор между витками -1 мм и подвод тока к каждому витку. Для равномерного снятия слоя металла 5 - 10 мкм пружины в процессе электрополировки 4 раза поворачивают в приспособлении. После этого проводят тепловое заневолйвание путем растяжения пружины на длину 140 мм и выдержки в таком состоянии при 150.С в течение 10 ч. а последующее стабилизирующее старение - при напряжении Т 20 кгс/мм с выдержкой при 120 С в течение 10 ч.Пружины из сплава 45 НХТ изготовленные предлагаемым способом, имеют суммарную нестабильность не более 0,003/, в год при напряжениях 20 - 35 кгс/см, в то время как нестабильность пружин, изготовленных известным способом составляет 0,05 ю/ю в год при тех же рабочих напряжениях. Способ изготовления предварительно напряженных винтовых пружин из дисперсионнотвердеющих элинварных сплавов, заключающийся в навивке пружины, отпуске,перевивке пружины в обратном направлении с шагом, равным диаметру проволоки,стабилизирующем отпуске при 400 - 500 Си заневоливании, отличающийся тем, что,с целью повышения качества пружины засчет обеспечения постоянства упругихсвойств, навивку пружины осуществляют сшагом, равным диаметру проволоки, послеперевивки пружину подвергают калибровкерастяжением при пластической деформации0,05 - 0,1 ю/ю, а стабилизирующий отпуск осуществляют в вакууме на оправке диаметром на 1 - 2 мм больше внутреннего диаметра пружины.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР316809, кл, В 21 Р 35/00, 1969.2. Авторское свидетельство СССР522882, кл. В 21 Р 3/04, 1975.