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.