Изготовление пружин сжатия
Пружины сжатия — это упругий элемент, сжимающийся под воздействием нагрузки, действующей вдоль его оси, и принимающий первоначальную форму при снятии нагрузки. Пружины сжатия выпускаются сегодня в широчайшем ассортименте — от микроскопически маленьких до огромных, различной формы, с правым и левым направлением навивки. Все стандартные пружины имеют собственное наименование и параметры, зафиксированные в ГОСТ 18793-80 «Пружины сжатия. Конструкция и размеры».
Классификация пружин сжатия
По прочности и выносливости пружины сжатия могут быть отнесены к I, II или III классу. Для пружин такого типа при определении класса учитывается дополнительный фактор — интенсивность соударения витков. Это явление может возникать в результате движения витков по инерции, уже после остановки сопряженных с пружиной деталей. При отсутствии соударений лучшую выносливость имеют пружины пружины I класса, промежуточную — циклические пружины II класса и худшую — пружины III класса. При интенсивном соударении, напротив, лучшая выносливость у изделий III класса.
По форме пружины сжатия подразделяются на цилиндрические витые пружины, конические пружины с постоянным и переменным шагом и углом наклона, фигурные пружины (бочкообразные, конические, призматические и др.).
Производство пружин сжатия - Фотогалерея
По направлению навивки пружины сжатия делятся на правые и левые.
По способу обработки опорных витков выделяют пружины сжатия:
- С поджатыми и шлифованными опорными витками.
- С неподжатыми и подшлифованными опорными витками.
- С поджатыми опорными витками, без шлифовки.
- Без поджатия и без шлифовки опорных витков.
Поджатые опорные витки со шлифовкой. Этот вариант обработки торцов предполагает, что первый поджатый виток по факту почти не работает, за счет чего пружине придается дополнительная устойчивость. Для шлифовки пружина закрепляется на шлифовальном станке с тем расчетом, чтобы ее ось была строго перпендикулярна опорной плоскости. Изделие с поджатым витком будет иметь более устойчивую опорную плоскость. При механической обработке пружины большого диаметра оттягивают под молотом или на вальцах.
Неподжатые подшлифованные опорные витки. Торцевые витки при этом способе обработки торцов не поджаты, опорная плоскость изделия может быть не строго перпендикулярна его оси и направлению продольно-осевой нагрузки. Если вы решили заказать пружины сжатия именно с такими торцами, то должны быть абсолютно уверены в том, что они подойдут для вашего механизма.
Нешлифованные поджатые опорные витки. Пружины растяжения такого типа имеют перпендикулярные оси нагрузки опорные витки с незашлифованной внешней стороной. Они более устойчивы, чем пружины с неподжатыми витками, но не так плотно соприкасаются с опорной плоскостью, как изделия с зашлифованными торцами
Опорные витки без шлифовки и поджатия. Этот вариант пружин сжатия часто используется на штоках. Такие изделия обходятся без дополнительной механической обработки торцов, но, тем не менее, может покрываться защитными составами и проходить термическую обработку.
Среди конических пружин сжатия выделяют пружины с постоянным шагом и пружины с постоянным углом наклона.
Изготовление пружин сжатия
Процесс изготовления пружин сжатия состоит из навивки, термической и механической обработки, а также при необходимости нанесения защитного покрытия. Маркировка изделий производится на бирке, на которую наносится код пружины в соответствии с ГОСТ 18793-80 либо ее наименование по ОСТ или ТУ.
Материалы для изготовления пружин сжатия
Металлические пружины сжатия широко распространены и отлично знакомы потребителю. В соответствии с требованиями ГОСТ 13766-86 или с предоставленными заказчиком Техническими Условиями, пружины сжатия могут быть изготовлены из следующих металлов и сплавов:
- высокоуглеродистая сталь;
- нержавеющая сталь;
- бериллиевая бронза;
- кремнемарганцевая бронза;
- никелевые, титановые и другие сплавы.
Чтобы придать пружинам сжатия специфические характеристики, необходимые для работы изделий в сложных условиях или под высокими нагрузками, используется легирование марганцем, ванадием, кремнием. Процесс легирования дает возможность существенно увеличить прочностные характеристики изделия, повысить его устойчивость к воздействию агрессивных сред и прочих факторов, понизить вероятность разрушения пружины до достижения ею числа циклов работы, заявленного в качестве наработки на отказ. Помимо металлов и сплавов, пружины также изготавливают из пластика, дерева и даже фанеры. Но на СЗЗМК изготовление пружин сжатия по ГОСТ и на заказ ведется исключительно из металлов и сплавов.
Навивка и механическая обработка пружин
Пружины могут быть изготовлены по двум основным технологиям. Для производства изделий диаметром до 16 мм из пружинной проволоки (независимо от ее состава) используется метод холодной навивки. Для производства пружин, диаметр которых достигает 400 мм, применяют метод горячей навивки (диаметр самой проволоки при этом должен находиться в пределах от 16 до 60 мм).
Пружины навиваются с просветом между витками, чтобы, сокращаясь по длине, они могли принимать на себя продольную осевую нагрузку. Для этого просвет должен на 10...20 % превышать осевые упругие перемещения каждого витка при максимальной внешней нагрузке. Заготовки режутся на пружины заданной длины, после чего проходят (или не проходят) механическую обработку торцов, которая заключается в обжатии крайних витков и/или шлифовке опорных плоскостей пружины сжатия.
Термообработка пружин сжатия
Пружины небольших размеров из твердой холоднотянутой проволоки диаметром до 6—8 мм нуждаются в термической обработке для снятия возникших при навивке напряжений. Термообработка заключается в С этой целью проводится отпуске пружины при температуре 200—250 °С. Длительность операции — 20 минут.
Пружины средних и больших размеров из металлического прутка изготавливаются по технологии горячей навивки. При этом руководствуются следующими правилами:
1) Нагрев пружин под закалку проводят в горизонтальном положении либо в подвешенном состоянии, чтобы изделие не дало осадку от собственного веса.
2) Перед нагревом длинные пружины малого диаметра насаживают на оправку, в закалочную жидкость погружают в вертикальном положении, чтобы избежать коробления.
3) Независимо от марки стали закалка пружин производится в масле;
4) Чтобы готовое изделие имело равномерные свойства, отпуск проводят в селитряных ваннах либо в камерных электропечах с вентиляторами;
5) Отпуск производится на твердость HRC 40—47.
Защитные покрытия
Технологии изготовления пружин сжатия с особыми свойствами могут отличаться от базовой наличием в производственном процессе дополнительной обработки — нанесения на изделие защитного покрытия:
- Порошковая покраска;
- Фосфатирование (химическое оксидирование с масляной пропиткой);
- Оцинковка;
- Нанесение гальванического покрытия (хром, кадмий).
Применение пружин сжатия в зависимости от материала
Область применения пружин сжатия очень широка. Изготовление типовой продукции, равно как и пружин по заданным параметрам и чертежам заказчика востребовано для сборки различных механизмов в станкостроении, автомобилестроении, производстве измерительных приборов, энергетике, военной промышленности и т.д.
Пружины сжатия из высокоуглеродистой стали применяются в различных узлах и механизмах с высокоцикличными нагрузками без ударов. В зависимости от качества материала они могут быть рассчитаны на среднюю или высокую степень нагрузки.
Легированная сталь применяется в производстве пружин сжатия, работающих в условиях крайне высоких или низких температур, а также испытывающих большие нагрузки. Аналогичные способности имеют пружины из различных высокотемпературных сплавов. Они широко применяются в производстве промышленного оборудования, так как обладают высоким электрическим сопротивлением и немагнитными свойствами.
Нержавеющая сталь, как правило, используется в производстве пружин, устанавливаемых в различные бытовые приборы и прочие механизмы не промышленного назначения. Они могут использоваться при повышенных температурах и обладают высокой коррозионной устойчивостью.
Методы проверки качества
Правила приемки пружин сжатия и методы оценки их качества регламентируются ГОСТ 16118-70. Контроль начинается с визуального осмотра изделия. На его поверхности не должно быть трещин, царапин, сколов, следов ржавчины. Внимательно проверяется равномерность и целостность защитного покрытия. Для выявления мелких трещин проводится дефектоскопия.
Способы проверки качества пружин сжатия:
- Магнитный. Пружины намагничивают и погружают в особый состав, который после размагничивания образца делает видимыми все наружные дефекты.
- Люминесцентный. Изделия покрывают специальным составом и подсвечивают — даже самые незначительные дефекты поверхности становятся заметны.
Размеры пружин тоже можно проверять несколькими способами.
- Замеряют высоту изделия, подсчитывают количество витков пружины и сверяют полученные значения с заданными параметрами.
- Проверяют наружный и внутренний диаметр — отклонения полученных результатов от заданных величин не должны превышать допустимых пределов, прописанных в ГОСТе или ТУ.
- Оценивают наружный диаметр пружины в предельно сжатом состоянии с помощью контрольной гильзы.
- Проверяют перпендикулярность изделия с помощью контрольной плиты и угольника. Нестандартные пружины на заказ проверяются этим способом в обязательном порядке.
Чтобы определить геометрические размеры пружины сжатия с максимальной точностью измерения производят с помощью микрометра и штангенциркуля.
Контроль твердости материала проверяется по методу Бриннеля. В образец проволоки, прошедший все стадии обработки вместе с пружинами, вдавливается металлический шарик. Длительность воздействия и его сила регламентируется ГОСТ 9012. Проверка качества пружин сжатия завершается испытаниями при статической и динамической нагрузках. В статике на изделие действуют нагрузка определенной величины (длительность воздействия до 48 часов), при этом проверяется наличие деформации. Динамические испытания поводят на механических либо гидравлических прессах.
В случае выявления недопустимых отклонений от заданных параметров хотя бы у одного из образцов, выборочно взятых из партии изделий, проверяется и при необходимости отбраковывается вся партия. Благодаря отлично поставленной системе контроля купить пружины сжатия в Санкт-Петербурге на СЗЗМК вы можете только самого высокого качества, с полным соответствием ГОСТ.