Закалка пружины: правила работы в домашних условиях
alexxlab | 25.03.2023 | 0 | Разное
|
Термические процессы Категория: Пружины Термические процессы Закалка При закалке пружин из специальных сортов легированных сталей, например из высокомарганцовистых сталей, весьма чувствительных к резкому изменению температур, перед загрузкой в печь для нагрева их необходимо предварительно подогреть до 450—500 °С для предупреждения образования трещин вследствие резкого повышения нагрева до температуры закалки. Практически закалка пружин осуществляется следующим образом. Партия пружин загружается в печь, нагретую до заданной температуры, и выдерживается в ней некоторое время, зависящее от размеров пружин. Обычно время выдержки пружин в печи 10— 45 мин. Перед загрузкой в печь крайние нерабочие витки пружины нужно подвязывать проволокой к соседним рабочим виткам во избежание нарушения перпендикулярности торцовых плоскостей крайних витков к оси пружины, чтобы в процессе закалки между ними и соседними рабочими витками не образовывалось зазоров. Для предупреждения искривления и коробления пружин в процессе закалки применяются различные приспособления. Элементарными и самыми простейшими из них являются швеллерные балки, которые располагаются равномерно по поду печи, на которые укладываются пружины для нагрева. На рис. 29 представлено другое приспособление, служащее для предупреждения искривления пружин, работающих на сжатие, но не дающее значительного эффекта. Оно состоит из цилиндрического стержня, диаметр которого немного меньше внутреннего диаметра пружин, с головкой, на которую перед загрузкой в печь надевается пружина, удерживаемая с другой стороны в свободном состоянии шайбой и чекой, вставляемой в отверстие стержня. Этим приспособлением пользуются также для длительного нагружения закаленных обычным способом пружин, работающих в жестких эксплуатационных условиях, например при высоких температурах. В этом случае пружины, надетые на стержень, сжимаются до соприкосновения витков, закрепляются чекой и затем уже загружаются в печь для нагрева. Рис. 1. Приспособление, применяемое при закалке и заневоливании крупных пружин сжатия Приспособление, применяемое в заводской практике при закалке пружин сжатия, изображено на рис. 2. Оно представляет собой стальной стакан, диаметр которого на 0,3—0,4 мм больше наружного диаметра пружины, а высота на 10—12 мм больше свободной высоты пружины. Пружину в свободном состоянии закладывают в стакан и одним концом упирают в его дно, после чего загружают в печь для нагрева. Отверстие в дне стакана, равное среднему диаметру пружины, служит для выталкивания закаленной пружины из стакана. После выдержки в печи при заданной температуре закалки пружины извлекаются из нее и в горизонтальном положении быстро погружаются в закалочный бак с охлаждающей жидкостью; при этом при помощи специальных подвесов пружины непрерывно покачиваются. Это необходимо для того, чтобы предупредить неравномерную закалку от оседания на ней пузырьков газа. Охлаждающими жидкостями при закалке пружин служат растительные и минеральные масла, эмульсии и очень редко вода. Закалка пружин в воде может сопровождаться образованием трещин. Эта опасность особенно возрастает при одновременном содержании в закаливаемой стали больших количеств кремния и марганца. Для предупреждения образования трещин на пружинах в воду прибавляют известь, мыло, мел, гуммиарабик и т. п. Более предпочтительной является закалка пружин в масле. При закалке пружин в воде никаких специально охлаждающих воду агрегатов не требуется, тогда как при закалке пружин в масле большое значение имеет температура последнего. При температуре масла около 60° С получается неполная закалка; хорошие результаты получаются при температуре масла порядка 30° С, поэтому при закалке пружин в масле применяются специальные устройства для его охлаждения. Рис. 2. Приспособление, применяемое при закалке пружин сжатия Отпуск После закалки пружины, изготовленные из непате нтированной проволоки, подвергают отпуску для снятия закалочных напряжений и повышения пластичности и вязкости стали. Для нагрева пружин приотпуске применяются пламенные, муфельные и электрические печи, а также соляные ванны. Схема одной такой электрической отпускной печи, обладающей высокой производительностью и прекрасными условиями нагрева, приведена на рис. Нагреваемые пружины загружаются па вращающийся стол печи через верхнее отверстие, закрываемой крышкой при помощи рычага. Нагрев печи осуществляется при помощи электронагревателей, установленных на роликовых изоляторах. Песчаный затвор служит для уплотнения при опускании крышки. Вращение стола во время нагрева производится от электродвигателя через конические шестерни. Рис. 3. Схема отпускной электрической печи Печь снабжена вентилятором, укрепленным на оси при помощи шарикоподшипников и приводящимся в действие от того же электродвигателя через ременную передачу. Вентилятор служит для подачи воздуха в рабочую камеру печи. Вращение стола и принудительная циркуляция горячего воздуха обеспечивают быстрый и равномерный нагрев пружины по всей длине и во всех сечениях витков. На рис. 4 изображена электронагревательная печь с вентилятором. Особенностью ее является автоматическое включение вентилятора при вдвигании подвижного пода печи. Для отпуска пружин применяются также соляные ванны. Пружины загружаются в соляную ванну в горизонтальном положении. Полное погружение пружин в ванну может достигаться при помощи специального приспособления, укрепленного на крышке ванны. После нагрева охлаждение пружин может производиться как на воздухе, так и охлаждением в воде или масле. После термической обработки для очистки от окалины пружины проходят гидропескоструйную обработку, а иногда подвергаются наклепу дробью в специальных дробеструйных аппаратах для повышения усталостной прочности. Выше было указано, что пружины из патентированной проволоки подвергаются только отпуску, который заключается в нагреве пружин при 175—250 °С с выдержкой при этой температуре в течение 15—20 мин в зависимости от диаметра проволоки. Рис. 4. Электрическая отпускная печь с вентилятором Эти изменения должны учитываться при наладке автоматов или при подборе оправок и шага навивки. Ниже приведен еще один пример, иллюстрирующий положительное влияние низкотемпературного отпуска. Рис. 5. Уменьшение свободной высоты в зависимости от времени выдержки сжатой пружины: Пружины с внутренним диаметром 8 + 0,58 мм, со свободной высотой 41 ± 1,6 мм, с полным числом витков 13 ± 0,5 и расчетным напряжением 77 кГ!мм1, навитые из патентированной пружинной проволоки 0 0,7 мм следующего химического состава: 0,90% С, 0,22% Si, 0,17% Мп, 0,09% Сг, 0,06% Ni, 0,011% S и 0,010% Р, были подвергнуты отпуску при температуре 180° С в течение 30 мин с последующим охлаждением на воздухе. Следовательно, результаты проведенных опытов свидетельствуют о том, что отпуск существенно повышает стабильные свойства пружин как по геометрическим размерам, так и по силовым характеристикам за счет снятия внутренних напряжений, полученных при навивке, и за счет увеличения упругих свойств проволоки. Пружины, навиваемые из высококачественной углеродистой патентиро-ванной проволоки любых сечений до антикоррозионных покрытий, после навивки должны проходить низкотемпературный отпуск, как обязательную технологическую операцию. Нарушение установленного режима термической обработки пружин приводит к браку вследствие перегрева, пережога, недостаточного отпуска, обезуглероживания и возникновения трещин. 1. При перегреве, связанном с изменениями микроструктуры пружинной стали, пружины становятся хрупкими. 2. Пережог образуется при нагреве пружин до температуры,близкой к началу плавления пружинной стали с проникновением кислорода воздуха внутрь металла, вследствие чего происходит увеличение зерен стали с одновременным их окислением. 3. Недостаточно отпущенные пружины получаются при низкой температуре отпуска или при недостаточном времени выдержки. Недоотпущенные пружины характеризуются повышенной твердостью, жесткостью и хрупкостью вследствие образования аустенитно-мартенситной структуры. 4. Поверхностное обезуглероживание может произойти при повышенной (против установленной) температуре нагрева или в случае весьма продолжительной выдержки, при которых образовавшиеся зерна феррита в зависимости от степени обезуглероживания проникают внутрь металла на различную глубину. 5. Возникновение трещин при термической обработке пружин является следствием чрезвычайно энергичного охлаждения или весьма быстрого нагрева. Трещины, образовавшиеся при охлаждении, имеют совершенно чистый и светлый цвет. Наоборот, трещины, возникающие в процессе нагревания, в момент нахождения пружин в печи окисляются, приобретая темный цвет. В целях предупреждения брака пружин и наблюдения за установленным режимом нагрева пружин в печи производится систематический контроль температур посредством автоматических термоэлектрических приборов разных систем. Рис. 6. Уменьшение свободной высоты в зависимости от времени выдержки сжатой пружины: Реклама:Читать далее:Дробеструйная обработка пружин
Статьи по теме:
Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум |
Закалочный бак должен быть достаточно прочным, с высотой над уровнем пола мастерской не более 600 мм для облегчения труда рабочих при опускании в него больших и тяжелых пружин.
При небольших масштабах производства пружин масло можно охлаждать в баках с наружной водяной рубашкой или опусканием в масло змеевика, по которому циркулирует вода. Однако вследствие плохой теплопроводности масла эти способы неприменимы для интенсивного охлаждения в серийном или массовом производстве, поэтому для быстрого охлаждения масла в этих производствах применяют специальные охладители с всасывающими и нагнетательными насосами и фильтрующими приемниками. Хорошие результаты получаются также от перемешивания масла в закалочном баке путем продувания через него сжатого воздуха под давлением 3—4 ат.
3.
Температура отпуска устанавливается в зависимости от химического состава стали, требуемых механических характеристик и конструкции пружин. Практически температура отпуска пружин редко бывает ниже 400 °С и обычно лежит в пределах 400—550 °С. Время выдержки пружин в печи зависит от их размеров и при нагреве в соляных ваннах составляет не более 80 мин, при нагреве в муфельных печах оно в 2—3 раза больше.
§ 82.
Термист (3-й разряд) \ КонсультантПлюс§ 82. ТЕРМИСТ
3-й разряд
Характеристика работ. Термическая обработка (закалка, отпуск, отжиг, нормализация) по установленному технологическим процессом режиму различных заготовок, средней сложности деталей, пружин и инструмента из углеродистых и легированных сталей, цветных металлов и отливок из цветных сплавов ацетилено-кислородным пламенем в пламенных, электрических печах и термоколодцах в различной охлаждающей среде. Термическая обработка сложных деталей из углеродистых, низколегированных и специальных легированных сталей на автоматических установках. Цементация, цианирование, борирование и азотирование простых и средней сложности изделий. Термическая обработка простых и средней сложности деталей и инструмента в вакуумной установке с самостоятельным доведением до высокого вакуума и замер его. Термическая обработка деталей средней сложности в цианистых, свинцовых, селитровых, соляных, хлоробариевых и щелочных ваннах различных конструкций.
Обслуживание термических печей по отжигу ковкого чугуна. Приготовление различных карбюризаторов вручную и с применением машин. Правка деталей после термообработки. Зачистка шкуркой свободных от гравировки мест на молетах. Составление калильных растворов по рецепту. Определение твердости металла и температуры его нагрева.
Должен знать: устройство пламенных, газовых, индукционных, электрических, вакуумных (камерных, шахтных, конвейерных, агрегатных и других) печей, ванн различных систем; назначение и устройство откачной системы вакуумной печи, водородной установки; охлаждающие жидкости и правила их применения в зависимости от температуры нагрева и марки стали; основы химико-термической обработки металлов в пределах выполняемой работы; правила выбора режима термической обработки деталей и инструмента средней сложности из углеродистых и легированных сталей; основные свойства сталей различных марок, цветных металлов и их сплавов; технологическую схему и способы регулирования процесса отжига в водородной среде; физико-химические свойства хромоникелевого катализатора и способы обращения с ним; способы закалки деталей на однотипных закалочных прессах, закалочных машинах; способы закалки и охлаждения молетов; температурные режимы при закалке и охлаждении молетов для получения требуемой твердости; правила обращения с электроприборами при закалке молетов в электропечи; назначение, принцип работы и правила применения различных приборов (механических, электрических, оптических) при термообработке; правила цементации деталей, цементирующие вещества и способы определения глубины слоя цементации; методы правки изделий после закалки.
Примеры работ
1. Баллоны – нормализация, отпуск.
2. Борштанги длиной до 1000 мм – закалка, отпуск, правка.
3. Валки правильные и рабочие прокатных станов – закалка.
4. Втулки при сумме диаметра и длины свыше 300 мм – закалка, отпуск.
5. Детали мелких и средних штампов и другие детали из углеродистых и низколегированных сталей массой свыше 2 до 5 т – закалка, отпуск.
6. Детали из высоколегированных сталей массой до 10 т – отжиг.
7. Детали полупериметром до 0,5 м различной конфигурации – термообработка.
8. Заглушки поршневые из алюминиевого сплава – термообработка.
9. Заготовки массой свыше 5 т из углеродистых и низколегированных сталей – отжиг, нормализация.
10. Кольца шарикоподшипников всех типов – отжиг.
11. Клапаны и втулки – азотирование.
12. Кронштейны, серьги рессор, толкатели клапанов – закалка, цианирование.
13. Матрицы, пуансоны средней сложности – закалка, отпуск.
14. Метчики, развертки, сверла, зенкеры длиной свыше 200 до 400 мм – закалка, отпуск, правка.
15. Молеты и матрицы стальные – закалка.
16. Напильники трехгранные, квадратные, круглые длиной 250 мм – закалка.
17. Оси вагонные – нормализация.
18. Оси роторов – закалка.
19. Обода колес – термообработка.
20. Отливки тонкостенные – закалка.
21. Приборы столовые из коррозиестойкой стали – закалка, отпуск.
22. Протяжки круглые шлицевые длиной до 500 мм – закалка, отпуск, правка.
23. Пробки и кольца резьбовых калибров средних размеров – закалка, отпуск, старение.
24. Пружины спиральные из прутка диаметром до 15 мм, пружины сложные из высоколегированных сталей из прутка диаметром до 10 мм – закалка и отпуск.
25. Поковки стальные фасонные, отливки из углеродистых и низколегированных конструкционных сталей массой до 10 т – отжиг, нормализация.
26. Рельсы – нормализация после сварки.
27. Рессоры – закалка и отпуск листов с коренным листом длиной до 1500 мм.
28. Резцы фасонные – закалка, отпуск.
29. Скобы – цементация.
30. Трубы – полимеризация.
31. Фитинги всех размеров – отжиг.
32. Фрезы цилиндрические и дисковые всех размеров – закалка, отпуск.
33. Шестерни малогабаритные – полная термообработка.
34. Подшипники диаметром до 150 мм – термообработка.
Мельница для закалки и отпуска Сталь с синим лезвием
Пружинная закаленная синяя сталь
Устранение затрат и задержек на последующих этапах производства с помощью предварительно закаленной пружинной стали из синей лезвийной стали
Производители штамповочной и пружинной стали используют предварительно отпущенную синюю пружинную сталь от Blue Blade Steel для производства продукции более высокого качества при одновременном снижении затрат и времени изготовления готовых деталей. Специализируясь на больших производственных циклах, Blue Blade Steel является одним из немногих заводов по закалке и отпуску в мире, способных предоставить вам высококачественную высокоуглеродистую предварительно отпущенную пружинную сталь с высоким содержанием углерода (см.
таблицу), которую мы закаливаем и отпускаем для полосовой стали. допуски! Наша инженерно-металлургическая команда всегда готова помочь вам, предлагая бесплатные консультационные услуги, чтобы определить, является ли ваша деталь предварительно закаленной кандидатурой.
Преимущества нашей предварительно закаленной полосовой стали
Закаленная и отпущенная в соответствии с вашими производственными требованиями, в пределах 3 баллов по шкале Rockwell C, синяя предварительно отпущенная пружинная сталь от Blue Blade Steel позволяет исключить ряд последующих процессов, эффективно сокращая расходы и избегая задержек:
- 100% отказ от процесса термообработки партий
- Устранение деформации, вызванной периодической термообработкой
- Устранение транспортных расходов до и от термообрабатывающих установок
- Предлагайте более качественную отделку открытых частей
- Сокращение времени выполнения заказа на несколько недель для готовых деталей
Предварительно отпущенная продукция из синей пружинной стали, поставляемая вам в готовом к производству виде для штамповки или изготовления силовых пружин, обрабатывается и обрабатывается на наших предприятиях по индивидуальному заказу в соответствии с вашими производственными потребностями, что обеспечивает более высокую эффективность и более быстрый вывод вашего продукта на рынок:
- Кромка на заказ
- Пользовательская твердость
- Пользовательский цвет (бесцветный синий/яркий/золотой; полированный синий/яркий/золотой)
- Рулоны на заказ или нарезка по длине
Пожалуйста, посетите наши страницы обработки, чтобы узнать больше о наших внутренних возможностях для индивидуальной закалки и отпуска, стальной кромки, чистовой обработки стали и рулонной стали.
Собственная металлургическая лаборатория
Требования к минимальному заказу:
Мин. Заказ на продажу $1200
Заказные производственные циклы для материалов, которых нет на складе:
Мин. 3000–5000 фунтов / 1360–2267 кг
Изготовлен из высококачественной высокоуглеродистой стали
| Классы США/AISI/SAE | ||
|---|---|---|
|
|
|
| Диапазоны измерения* | ||
|---|---|---|
| Толщина | 0,011 дюйма | 0,125 дюйма |
| Ширина | 0,4 дюйма | 12,5 дюйма |
| * В зависимости от применения | ||
Посетите нашу страницу с высокоуглеродистой сталью для ознакомления со спецификациями и химическим составом
конденсированное вещество – Почему пружинная сталь такая твердая?
Это две разные вещи.
“Пружинность” называется упругость . Это описывается модулем упругости , также для удлинения называемым модулем Юнга $Y$. Глядя на кривую напряжения-деформации [источник], как показано ниже, эластичность представляет собой наклон прямой линии в эластичная область .
- Если вы не знакомы с кривой напряжения-деформации, рассмотрите ее как кривую, полученную в результате испытания материала. Если вы растягиваете образец материала с все большим и большим напряжением $\sigma$ (сила на единицу площади), вы получите эту кривую (деформация $\epsilon$ представляет собой удлинение в процентах от первоначальной длины). Упругая область – это место, где материал возвращается в исходное состояние. Пластическая область – это место, где происходит постоянная деформация; он все еще может быть «пружинистым», но не вернется полностью в исходное состояние. (Если кривая начинает изгибаться вниз до точки разрушения, эта область далее называется сужением ; но здесь не показано.
)
)“ Твердость ” отличается и не описывается модулем упругости или подобным. Чем чище и совершеннее микроструктура вашего материала, например, если это кристалл, тем мягче . С другой стороны, если в кристалле есть ошибки – такие как дислокации, примеси и другие атомные дефекты, а также другие несовершенства, связанные с развитием зерен, – материал получает 9 баллов.0004 сложнее . Тогда рядам атомов в решетке кристалла гораздо труднее «растягиваться», «скользить» и «скользить». Для более мелких размеров зерна твердость, как правило, увеличивается, что называется правилом Холла-Петча (хотя есть предел).
Все дело в добавлении возмущений, чтобы вызвать напряжение внутри решетки, сохраняя фиксированное положение атомов. Термическая обработка фактически захватывает атомы примесей внутри решетки. Старые кузнецы тысячи лет назад использовали это, не зная причины. Когда они нагревали сталь, при определенной температуре она меняла свой устойчивый кристаллический тип.
Атомы углерода из пепла в открытом огне смешивались в крошечные щели и промежутки в элементарных ячейках то здесь, то там в атомном масштабе. Быстро остывает ( закалка в ведре с водой) закрыла решетку и быстро изменила структуру элементарной ячейки, так как предпочтительный тип кристалла отличается при более низких температурах. Атомы углерода могут быть захвачены, и при этом могут добавляться примеси. Сталь была намного, намного тверже.
Японские самурайские мечи Катана с древних времен являются примерами механической закалки поверх термообработки. Они расплющивали металл, складывали его, ковыряли, сворачивали и делали это много-много слоев. В результате микромасштабные нарушения были сильными, а кристаллическая структура была полна дефектов и была намного тверже, чем типичная термообработанная закаленная сталь.
Изменения микросостояний при разных температурах можно просмотреть с помощью фазовой диаграммы, подобной этой [источник]:
- Чистое железо находится полностью влево, и чем правее вы идете по оси, тем больше добавляется углерод.
