Способ термической обработки упругих элементов

1а е д.аоп и т е . ОП ИИЗОБРЕТЕНИЯ Сотоз СоеетскикСоциалистическинРеспублик ии 740843 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет по аелак нзвбрвтеннй и открытнй( 088.8) Дата опубликования описания 18.06,80 А, И. Критская, А. Г. Рахштадт, Р. Я, Васильева, Г. А. Мелкова,В. М. Верин, Д. 3. Каневский и Н. М. Батуева(54) СПССОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ 1Изобретение относится к машиностроеиию и может быть использовано при уп рочиении стальных упругих элементов, у которых наряду с высокими упругими свойствами должно быть обеспечено определенное усилие, не изменяюшееся в про цессе работы упругого элемента,В современном машиностроении, а именно в приборостроении, длч изготовления упругих элементов применяются пружинные стали, обычно упрочняемые термической обработкой, заключаюшейся в закалке и отпуске. Для ответственных упругих элементов15 из пружинных сталей известен способ упрочнения с помошью механикотермическойобработки, заключаюшийся в закалке, низкотемпературиом отпуске, деформ ироваиии ири иапряжеииях,соответствуюших20 пределу текучести + 10,с и температуре, ие пквыи:.аюшей 250 С, нагреве до температуры окоичательного упрочнения материал ири термической обработке явно недостаточно и поэтому долговечность пружин низка.Бель изобретения - увеличение долговечности упругих элементов путем совме 1 цения в них стабильной субструктуры с заданнь;м уровнем и эпюрой остаточных напряжений. Поставленная цель достигается тем, что в способе упрочнения упругих элементов, включаюшем закалку, низкотемпературный отпуск для снятия хрупкости, деформирование при повышенной температуре с последуюшим отпуском в упруго- напряженном состоянии проводится ступенчато дважды, причем второе деформирование проводится после первого отпуска. Второе отличие состоит в том, что оба деформирования проводятся при напряжениях, примерно равных пределу упругости, в то время. как в известном способе - при напряжениях, равных пределу текучести + 10740843 Третье отличие заключается в том, что второе деформировчние производится в противоположном первому направлении.Кроме того, оба отпуска в упругоцапряженном состоянии проводятся при одинаковой температуре.Результатом первой ступени деформирования и отпуска в упруго-цапрякенном состоянии стального упругого элемента Со структурой низкоотпушенного мартен сита является образование в упругом элементе стабильной субструктуры, которая обладает повышенными упругими свойствами и релаксационной стойкостью. Вторая ступень заключается в проведении 15 повторной деформации в противоположном первой деформации направлении и последующего отпуска в упруго-напряженном состоянии при температуре первого отпуска, что позволяет создать в упругом 20 элементе определенным образом ориентированные остаточные напряжения, которые определяют в нем величину усилия. Кроме того, проведение повторного деформирования с отпуска, выдержке в 25 напряженном состоянии при этом отпуске, Применение такого способа для упругих элементов типа манометрических и винтовых пружин позволяет повысить упругие свойства и релаксационцую стойкость 30 пружинной стали, из которой они изготовляются, и тем самым снизить упругие несовершенства пружин 1 Однако этот способ не позволяет обес- З 5 печить получение в упругих элементах определенного усилия за счет строго ориентированных напряжений.Решать этот вопрос путем варьирования режимов известного способа механикотермической обработки не представляется возможным, так как получаемая в результате этой обработки субструктура, хотя является достаточно стабильной, за счет практически полного закрепления45 дислокаций, возникаюших в процессе деформирсвания в упруго"пластической области, выделяющимися в процессе отпуска 1 углеродом и карбидами (эффект динамического старения мартенсита), но не обеспечивает достаточно высокого усилия необходимого для службы упругих элементов. При данных геометрических размерах упругих элементов достижение55 требуемых усилий может быть получено лишь в результате создания в них определенной величины ц эпюры остаточных напряжений. 4Известен способ термической обработки упругих элементов, заключающийсяв закалке в упруго-напряженном состоянии, двойном отпуске и деформированииЮс последующим отпуском в упруго-напряженном состоянии 2За счет сжатия рабочих ветвей пружины при зацеволивации обеспечиваетсяполучение усилия, однако это усилиеколеблется в больших пределах, Поэтомудля изготовления пружинь: с заданнымусилием в качестве финишной операцииприходится применять операции тарировки - подгибки ветвей пружины, Крометого, последующим отпуском в упругонапряженцом состоянии дополнительноупрочняет металл за счет эффекта динамического старения и тем самым повышает сопротивляемость материала циклическим нагрузкам.На фиг. 1, 2, 3 показана пружина вразличном положении в процессе термической обработки.П р и м е р . Проводят термическуюобработку пружин прокладчика утка ткацкого станка типа СТБ из стали 50 ХфА.оНагретые до 860 С в соляной ванне втечение 4 мин пружины (фиг, 1) закаливают в масле, после чего проводят цизкоотемпературный отпуск при 180 С в течение 1 ч. Затем проводят первое деформирование с отпуском. Для этого пружины помешают в приспособление, в которомветви пружины разжимаются, а губкисводятся до соприкосновения (фиг. 2) ипроводят отпуск в пруго-напряжецнсе,состоянии при 380 С в течение 1 ч вселитровой ванне.Затем проводят второе деформирование с отпуском, для этого пружины помешают в другое приспособление, в котором ветви пружины сжимаются, т.е. деформируются в обратном направлении иприобретают форму, показанную на фиг, 3,и в этом положении проводят отпуск прио380 С определенной части детали.В таблице приведены сравнительныеданные испьтания пружин по известномуи предложенному способам,Использование предлагаемого способаступенчатого динамического старенияупругих элементов из пружинных сталейобеспечивает по сравнению с известнымиспособами во" можность изготовленияупругих элементов с заданным высокимусилием наряду с существенным увеличением его стабильности в процессе эксплуатации и тем самым повышение их долговечности.ин Предложенный 86 180 С 380 С 380 С 2 74 458 5 мин ми орм ула обретения3 2 Способ термической обработки упругих элементов, включающий закалку, отпуск и деформирование с последующим отпуском в упруго-напряженном состоянии, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 35 повышения долговечности, деформирование с последующим отпуском в упруго-напряженном состоянии производят дважды,при этом деформирование осуществляютпри напряжениях, равных пределу упругости, а второе деформирование ведут в направлении, противоположном первому.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР339587, кл, С 219 1/78, 1970.2. Авторское свидетельство СССР465435, кл, С 21 0 9/02, 1973.е НИИПИ Заказ 3294/3Тираж 608 Подписиое филиал ППП Патент,г. Ужгород,ул.Проектная,4