Пружины из стали
Пружины из стали используются в различных механизмах в качестве элементов, обеспечивающих накопление и поглощение энергии. Без этих комплектующих невозможно представить практически ни один современный механизм. Существует огромное разнообразие как самих пружин, так и используемых в их производстве видов стали, так что важно правильно определяться с выбором комплектующих для каждого конкретного случая их использования.
Пружины из стали широко применяются в машиностроении и приборостроении, энергетической, горнодобывающей, нефтегазодобывающей и других отраслях. Основное их предназначение – не допустить повреждения механизмов, к которым прилагается нагрузка.
Требования к свойствам материала
Условия, в которых работают эти детали, характеризуются их многократным повторным нагружением. Это особенности эксплуатации накладывают определенные рамки на свойства используемых материалов. В первую очередь они должны обладать такими качествами, как:
-
упругость – способность полностью восстанавливать исходную форму и размеры при исчезновении нагрузки;
-
релаксационная стойкость;
-
пластичность;
-
прочность, чтобы без поломок выдерживать статические, динамические или циклические воздействия.
В зависимости от условий работы (температурных режимов, агрессивности среды) от материала для изготовления могут потребоваться и особые качества, например коррозионная стойкость.
Оценивая технологические свойства материала, стоит отдавать предпочтение тем, которые характеризуются глубокой прокаливаемостью и малыми величинами:
-
склонности к росту зерна;
-
обезуглероживания при термообработке;
-
критической скорости закалки;
-
чувствительности к отпускной хрупкости.
Выбранная сталь должна выдерживать накопление энергии при механической деформации пружины и обеспечивать ее возвращение в исходное состояние после снятия нагрузки.
Виды и характеристики
По типу нагрузки пружины из стали подразделяются на работающие на:
-
сжатие – приложение силы приводит к уменьшению длины. В отсутствии нагрузки витки расположены на расстоянии друг от друга. Торцы таких деталей подвергают шлифовке;
-
растяжение – длина под нагрузкой увеличивается. В ненагруженном состоянии витки сомкнуты. Торцы оформлены в виде колец или крючков;
-
кручение (торсионные и витые) – обеспечивают передачу осевой нагрузки;
-
изгиб – используются для передачи упругих деформаций.
Для цилиндрических и конических изделий при выборе рассматриваются такие геометрические параметры:
-
диаметр изделия;
-
количество витков и их шаг;
-
диаметр проволоки.
Особенности изготовления стальных пружин
Изготовление такой продукции – процесс сложный и требующий обязательного контроля. Производство стальных пружин возможно при наличии, в частности:
-
навивочных станков;
-
закалочного и отпускного оборудования;
-
измерительной техники.
Также могут быть использованы токарные станки, оборудование для литья, шлифовки, обработки торцов.
Процесс изготовления небольших/средних пружин заключается в холодной навивке их из готовой проволоки диаметром до 8 мм, для мощных деталей предусмотрена горячая навивка.
Заготовки подвергаются шлифовке, подгонке по размеру, заправке. Эти процессы важны, поскольку к качеству продукции предъявляются высокие требования. Эффективность и работоспособность таких изделий оказывается неудовлетворительной при наличии дефектов поверхности, что может привести к выходу из строя агрегатов и механизмов, в которых эти комплектующие используются.
Затем в соответствии с технологическими требованиями к конкретной детали могут производиться закалка, отпуск (данный процесс способствует снятию внутренних напряжений, возникших в процессе навивки), заневоливание.
В завершение готовая продукция подвергается антикоррозийной обработке. Для малых/средних пружин лучшие варианты – цинкование, оксидирование, кадмирование, большие изделия лакируются.