Способ изготовления цилиндрических пружин

(9) 80011 2 952 Й. В У а азоталку УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБ ЕТЕНИй И ОТНРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ в двтадснамт сввавтвтъств(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт метизной промышленности(56) Патент Японии У 55-41284, кл. С 21 В, опублик. 1980.Шахпазов Х.С, и др. Производство метизов. М., фМеталлургия", 1977, с, 82-83, 228, 242-245, 256. (54)(57) 1, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПРУЖИН, включающий волочение пружинной проволоки с орг нической смазкой, нагрев до температуры аустенизации в защитной но-водородной атмосфере, зак отпуск и навивку пружин, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения выхода годного путем исключения образования рисок и трещинпри навивке и уменьшения нестабильности размеров пружин, волочение напоследних протяжках производят сдобавлениек в органическую смазку2-20 Х графита и 1-5 Х каолиновойглины, а нагрев до температуры аустенизации производят в защитной азотно-водородной атмосфере с добавлением метана,2. Способпо п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что нагрев до температуры аустенизации производятв защитной азотно-водородной атмосфере с добавлением метана следующего состава: 1-20 об.Х СН+, 1-6 Х Н,0,1-0,2 Х Со, остальное Мросы (-15) -(-50) С.1 1157Изобретение относится к областиизготовления высококачественнойстальной пружинной проволоки и пружин из нее.Цель изобретения - повышение выхода годного путем исключения образования рисок и трещин при навивкеи уменьшения нестабильности размеров пружин.Сущность изобретения состоит 10в том, что проводят волочение проволочной заготовки для .цилиндрических пружин на последних протяжкахс добавлением в органическую смазку 2-207 графита и 1-5 Е каолиновой 15глины, а нагрев до температуры аустенизации проводят в защитной азотно-водородной атмосфере с добавлениемв нее метана (природного газа). Состав защитной атмосферы с добавлением 20метана; 1-20 об,Е СН, 1 - 6 Ж Н,0,1-2,0 Ж СО остальное й, влажностьэтой среды соответствует точке росы (-15)-(-50) С.указанные мероприятия позволяют 5получить качественное регулируемоепо толщине и свойствам покрытие наготовой пружинной проволоке. Такоепокрытие значительно уменьшаеттрение проволоки об инструментпри навивке цилиндрических пружин,кромеэтого, это покрытие плотное,прочное, оно защищает пружиныот коррозионного воздействия внешней среды,Формирование такого покрытияпроисходит на всех этапах предлагаемого процесса, при волочении,нагреве под закалку, при закалкеи отпуске. Исключение какой-либо операции или изменение их.последова 40тельности не позволит получить качественное покрытие и достигнутьцели изобретения,При волочении добавка графито- ф 5 вого порошка в органическую смазку (обычно это мыльный порошок) увеличивает долю углерода в слое смазки на поверхности проволоки, повышает .равномерность покрытия по 50 составу и по толщине. Это, в свою очередь, позволяет получить равномерный и сплошной слой ококсовавшейся смазки после нагрева проволочной заготовки. Кроме того, затрудняется 55 обезуглероживание поверхности про- волоки, возможен даже дополнительный эффект науглероживания поверх 090ности, что также повышает качество пружин.Нижний предел содержания графита в смазке (22) определен как минимально значимое для достижения описанного эффекта количества графита, верхний предел (207.) - как минимальное количество графита, не ухудшающее, а улучшающее условия волочения углеродистой проволоки. Посредством введения минеральной добавки, например каолиновой глины, талька и т.п., повышается толщина слоя и осуществляется более четкое регулирование толщины его за счет увелинения вязкости волочиль ной смазки. Пределы 1-5 Е выбраны аналогично выбору пределов содержания графитового порошка в смазке./Дополнительный эффект от добавок графита и каолиновой глины - снижение тепловыделения от трения при волочении. В конечном итоге, это ослабляет нежелательное охрупчивание от деформационного старения проволоки. т.е, повышает технологичностьизготовления проволоки и улучшает качество пружин.Следующий, основной этап получения антифрикционного и антикоррозионного покрытия на пружинах - деструкция и ококсование полученного слоя смазки в специальной атмосфере при нагреве проволоки под закалку. При 300-700 С из смазки улетучиваются га"фзообразные продукты деструкции, а сама она через стадию осмоления коксуется. Смолообразные продукты термического разложения смазки связывают частицы графита и глины. К концу нагрева под закалку смазка с добавками превращается в прочное, равномерное и плотное покрытие, Атмосфера для проведения деструкции и формирования покрытия должна иметь низкий кислородный потенциал, полностью исключающий окисление углерода смазки и углерода металла, Для осуществления процесса вполне подходят обычные атмосферы азотоводородного газа или атмосферы типа ПС 0-0,9 (1-6 Ж Н, 0-27 СО, остальное М и с точкой росы (-15)-(-50)С с добавками метана (природного газа) до содержания его в атмосфере 1-207.Добавкиприродного газа необходимы для перевода окислительньм компонентов (О, НО и СО) в вос11570 30 становительные по реакциям конверсии метана, Эти окислительные компоненты в рабочем пространстве образуются при разложении смазок, а также подсасываются через неплотности печи. Содержание метана в атмосфере предлагается увеличить до 20% по следующей причине: повьппен. ный углеродный потенциал обеспечивает выделение из атмосферы сажи .10 на поверхность проволоки, особенноопри температурах ниже 00 С. Это позволяет дополнительно увеличивать толщину слоя, При содержании метана более 20% повьппается опасность 1 сажеобразования на муфелях печи, что резко ухудшает работу печи.Полученное таким образом покрытие имеет толщину до 3-5 мкм, оно плавтичное и при деформации не разру шается.Полученное покрытие дополнительно улучшает свои свойства при закалке проволочной заготовки в масле. За счет высокой температуры заготовки на 25 ней образуется слой осмоленного масла, покрытие адсорбционно и механически, захватывает и прочно удерживает некоторое количество масла.Отпуск закаленной проволоки и отпуск пружин, которые проводят при 250-500 С, способствуют разложению захваченного закалочного масла, оно становится густым, связь его с основой улучшается.П р и м е р. На экспериментальном заводе ВНИИметиза по предлагаемому способу изготовлены и испытаны пружи ны типа серийных клапанных пружин ВАЗ 2101-1007020 (диаметр наружный 32,5 мм, высота 51 мм, номинальный диаметр проволочной заготовки 3,6 мм сталь ОХГФА). Заготовку волочили на двух последних протяжках (частное обжатие 19%) с добавлением порошка графита и каолиновой глины согласно таблице. Волочение шло устойчиво, слой смазки после волочения был темный, однородный, покрытие не разрушалось от,механическнх воздействий при внутрицеховых перевозках. Нагрев проволоки под закалку (до 850-880 С) проводили в протяжной яуфельной печи. По всей длине1 муфеля противотоком движению провала.И ки подавали защитный газ, содержащий 1,5% СО, 1,5% Н , остальное температура точки росы иходного 90 фгаза минус 25 С, Добавки метанав защитный газ составляли 1; 4 н20%, а по базовому способу (режим 1)нагревали проволоку в защитном газебез добавок метана.Время нагрева проволоки,70 с. Переход проволоки из печи в закалочнуюванну осуществлялся через специальное переходное устройство в атмосфере защитного газа указанногосостава. Отпуск проволоки проводилив расплаве свинца по обычным режимам.Результаты обработки проволочнойзаготовки и свойства готовых пружинпо различным режимам указаны в таблице.Предлагаемый способ позволяетполучить на проволоке и пружинахпрочное покрытие на основе частицграфита (сажи), каолиновой глины,сцементованных ококсовавшимисяпродуктами термического, разложениясмазки в восстановительной для нееатмосфере и адсорбционно захваченного закалочного масла, частичноосмолившегося при отпуске. Этотслой на проволоке всех вариантовпри испытаниях проволоки на навивку и на изгиб не растрескивался иие отслаивался,Максимальные объемы добавок порошка, графита, каолиновой глины определяются появлением трудностей в подготовке смазки для волочения и в самом волочении (режим 4). Минимальный объем этих добавок (2% графи та и 1% каолиновой глины) определяется появлением светлых пятен на покрытии, т.е. покрытие в этих местах очень тонкое, до 0,5 мкм, (в таблице режимы Зс и 36). Добавки до 1% метана в защитный газ обеспечивали получение по" крытия без пропусков даже при его минимальной толщине (режим Зсв), но в целом, снижать добавки метана ниже 1% не следует, так как при наличии естественных подсосов воздуха на промьппленних агрегатахвосстановительный характер атмосферы может стать неустойчивым. Увеличение содержания метана в атмосфере свьяпе 20% нежелательно, так как выделившаяся из атмосферы сажа из-за исходного тонкого слоя смазки не . прочно связывается с покрытием (режим 36).,Навивка пружин, изготовленных по предлагаемым режимам, протекала , устойчиво. Видимых изменений в слое в месте контакта с инструментом не было, отсутствовали риски и трещины Нестабильность размеров пружин находилась в допустииых пределах.Проволочная заготовка, изготовленная по базовому способу (режим 1) имела на своей поверхности тонкие слои окислов, Это вызвало появление брака по рискам и трещинам (до 5 Х) Высокие и неоднородные усилия трения об инструмейт привели к нестабильности условий де 4 юрмации при 157090б1навивке пружин,из-за чего брак понесоответствию:размеров пружиндостигал ЗХ.Предлагаемый способ изготовления 5 пружин позволяет резко повыситьих усталостные свойства,.улучшаеттоварный вид пружин и их коррозионные свойства.Предлагаемый способ может исполь" 1 ф зоваться не только при производствецилиндрических пружин из проволочнойзаготовки., но и любых других типов,пружин и упругих элементов, получае-.мых с использованием закалки - от пуска.4 ф хо 3 о 5,ефлор5 х х о и о еооо хоа1 о а к о о а 1 йой и лн охо э аоцхма 3 Р 3 зю 5 Лхмай 5 Р1Вйо о а оад оюамжх вороноохооах е ф