Способ изготовления пружин

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУБЛИК 537 9) 1 О 9/02 ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ О 6 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-производственное объединениепо механизации и автоматизации производства машин для хлопководства "Технолог"(56) Авторское свидетельство СССРМ 1525217, кл. С 21 О 8/00, 1988.Авторское свидетельство СССРМ 885301, кл. С 21 О 1/78, 1981,Авторское свидетельство СССРМ 316533, кл, С 21 О 9/02, 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 стали65 Г нагревают до 880 С, навивают на цилиндрическую оправку и охлаждают, После закалки пружину нагревают до 420 С, подвергают растяжению со степенью деформации 0,40 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 регламентированным шагом винтовой навивки, Скорость осевого перемещения полуфабриката 5 м/мин, осевое натяжение навивки регламентирует степень деформации полуфабриката в интервале 2 - 50. Навитые на1.3, Охлаждение пружины1.4. Сжатие пружины1,5. Охлаждение пружины1,6, Растяжение пружины1.7. Время циклаИзменение суммарной степени деформациицикла Т=110 СР 1,2 = 12 кГс 45Т=25 СР 1.з = 11,5 кГст 1 =12+0,4 с 501,0-0,8 ооправку витки пружины, начиная с первого,подвергают закалочному охлаждению непрерывно-последовательным перемещением оправки в полость спрейера,Сформированный пружинный элемент 5в закаленном состоянии демонтируют с оправки и перемещают с помощью транспортирующей системы, выполненной в видепар приводных роликов с индивидуальнымиприводами и размещенной соосно оправки 10навивки пружины, сквозь последовательнорасположенные индукционные модули, вкоторых осуществляют непрерывно-последовательный нагрев до температуры отпуска, принудительное охлаждение до 15комнатной температуры и непрерывно-последовательную деформацию знакопеременным нагружением, симметричным осипружины. Количество индукционных модулей определяет цикличность совмещенного 20процесса отпуска и осевой деформации обрабатываемых пружин и ограничено интервалом 3 - 5. Температура нагрева под отпуск43010 С, температура охлаждения послеотпуска 25 + 10 С. Указанные параметры 25отпуска скоррелированы со скоростью осевого перемещения пружинного элементасквозь индукционные модули, равной скорости периода нагрева до температуры аустенизации, навивки и закалки пружины, 30Одновременно с нагревом под отпуск иохлаждением после отпуска в индукционных модулях производят непрерывно-последовательную осевую деформациюпружинного элемента знакопеременным 35нагружением, симметричным оси элемента,с убывающей степенью деформации в интервале 1,00,4% от цикла к циклу.Так, в 1-ом цикле отпуск совмещают сдеформацией в следующей последовательности:1.1. Нагрев до температуры отпуска Т=420 С1.2. Растяжение пружиныР 1,1 = Рмакс =Во втором цикле:2.1. Нагрев дотемпературы отпуска(в растянутомСОСтОянии пОд дЕйСтвиЕм Р 1,З) 2,2, Сжатие пружины Р 2.1 = Рмакс = 10 КГС 2.3, Охлаждениепружины2,4. Растяжениепружины Р 2,2= 8,5 кГс 2,5. Охлаждениепружины2.6. Сжатие пружины2.7. Время циклаИзменение суммарной степенидеформ. цикла 0,8-0,6%. В третьем цикле:3.1. Нагрев до температуры отпуска(в сжатом состоянии под действием Р 2,з) 3.2. Растяжениепружины Т=420 С Т=110 С Т=25 С Рг,з = 8,2 кГсюг=12" 0,4 с Т=420 С РЗ 1= Р .4,3, Охлаждение пружины4.4, Растяжение пружины4,5, Охлаждение пружины4,6. Сжатие пружины4.7, Время цик- ла Р 4.2 = 6,2 кГс Т=25 С Р 4,з = 6,0 кГс г 4 = 12 0,4 с 3.3. Охлаждение пружины Т=110 С 3,4. Сжатие пружины3.5, Охлаждениепружины Т=25 С 3.6. Растяжение пружины3.7. Время цикла гз = 12 + 0,4 сИзменение суммарной степенидеформации цикла 0,6 - 0,5 оВ четвертомцикле:4.1. Нагрев до температуры отпуска(в растянутом состоянии под действием Рг,з)4.2. Сжатие пру- жиныИзменение суммарнойстепенидеформации 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.П р и м е р. Заготовку в виде зубчатой ленты сечением 22 х 1,6 мм из пружинной стали 65 Г разматывают из предварительно навитой бухты и вдоль оси подают в зону нагрева, непрерывно-последовательно нагревают до температуры аустенизации 880 й 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 НВСэ 56 - 60, содержание остаточного аустенита менее 6%,Закаленный пружинный элемент подвергают циклическому отпуску - 4 цикла в последовательно состыкованных 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 - 110 ОС, сжатие пружины,охлаждение пружины до комнатной темпе 10 ратуры 25 С, растяжение пружины (и, аналогично, в последующих циклах, но собратным знаком деформирующего усилия и убывающей степенью деформации) 12 . 0,4 с, причем время нагрева и15 выдержки при температуре отпуска 420 Ссоставляет 4,0 + 0,2 с, а время выдержки,охлаждения и деформации 8,0 й 0,2 с. Интервал снижения степени деформации в1-ом и 1-ом циклах соотвественно: 1,0 - 0,8%20 и 0,8-0,6 о , а в 11-ем и И-ом циклах: 0,60,5 и 0,5 о - 0,4 о Твердость пружин после циклическойобработки, совмещающей отпуск и деформацию НВС 49-51, предел упругости 16525 168 кГс/мм, изменение геометрии иточностных параметров при эксплуатационных нагрузках значительно ниже стандартных пределов для витых пружин 1-го и 1-гокласса точности, относительная энергоем 30 кость процесса снижена на 25 - 32 о .Уменьшение степени деформации ниже0,4 оприводит не только к резкому снижению показателей механических характеристик, но и к разбросу, выходящему за35 рамки достоверности определения, увеличение степени деформации свыше 1 онетолько трудно выполнима при непрерывно-последовательном перемещении обрабатываемой пружины и энергетически40 нецелесообразна, но и при минимальном(3 - 4%) росте прочностных характеристик(степень деформации - 810,) резко снижает точностные характеристики пружин иих релаксационную стойкость, что может45 быть объяснено при повышенных степеняхдеформации в процессе температурноговоздействия отпуска трансформированиеммикропластических деформаций в пластические,50 Использование менее 3-х циклов совмещенного отпуска и осевой деформации необеспечивают стабильности структуры отпущенных пружин и приводят к повышенным показателям разброса твердости и55 термических напряжений, применение более 5-и циклов совмещенной обработки необеспечивает роста физико-механических иструктурных характеристик, значительноснижая уровень искажений и концентрацию8 1726537 30 50 Составитель А,ХерсонскийРедактор 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, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,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 изобретения1, Способ изготовления пружин, включающий непрерывно-последовательный индукционный нагрев заготовки до температуры аустенитизации, навивку,охлаж дение, индукционный отпуск и осевуюдеформацию пружин, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности процесса, качества пружин и снижения энергоемкости процесса, осевую 15 деформацию пружин совмещают с отпускоми осуществляют их циклически, при этом деформацию производят знакопеременным нагружением симметрично оси пружины.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я 20 тем, то осевую деформацию и отпускпроводят с количеством циклов 3 - 5, знакопеременное нагружение осуществляют в интервале 1,0 - 0,4 ОО от степени деформации, а отпуск проводят при 420 - 440 С, 25