Основы термической обработки - Крупицкий В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Пружины с очень плотной навивкой (без зазоров между витками) необходимо перед посадкой в печь туго обвязывать проволокой по всей длине, чтобы их не развело при нагреве. Так как пружины изготовляют из проволоки сравнительно небольшого сечения, то нагревать их можно быстро. Практически их загружают в печь, нагретую до температуры закалки, и выдерживают там определенное время (из расчета 1 - 2,5 мин. на 1 мм сечения проволоки). Очень важно обеспечить равномерный нагрев пружины, так как недогрев может привести к неполной закалке и понижению ее упругих свойств. Небольшие пружины желательно нагревать в соляных ваннах. Пружины средних и крупных размеров нагревают в электропечах, предпочтительнее в электропечах типов Н-45 и Н-75. Преимущество этих печей состоит в том, что в них можно вводить через трубку азот, чтобы уменьшить обезуглероживание стали. При термической обработке пружин, изготовленных из кремнистой стали, следует иметь в виду, что эта сталь очень склонна к обезуглероживанию. Поэтому выдержка пружин при температурах нагрева должна быть минимальной (из расчета примерно 1 мин. на 1 мм сечения проволоки). Излишнее пребывание этих пружин в печи может привести к значительному понижению их упругих свойств вследствие уменьшения углерода в поверхностном слое.
Для предупреждения обезуглероживания стали на под печи, где нагреваются пружины, рекомендуется насыпать немного древесного угля в смеси с небольшим количеством соды (около 10%) или бывший в употреблении карбюризатор. В этом случае в печи не будет окислительной атмосферы. При термической обработке пружин, изготовленных из
94
марганцовистой стали, следует помнить, что эта сталь склонна к перегреву. Поэтому необходимо очень внимательно следить за температурой печи.
Для охлаждения пружин обычно применяют циркулирующее масло температурой не выше 40 - 60°. При закалке не рекомендуется держать пружины в охлаждающей среде до полного их остывания, а лучше извлечь их из нее в тот момент, когда пружины имеют температуру 100 - 150°. Определить температуру закаливаемой пружины можно сравнительно просто. Необходимо периодически вынимать ее из масла и наблюдать за состоянием его. Если масло, приставшее к поверхности пружины, при соприкосновении с воздухом дымит, значит охлаждение можно закончить, если же оно вспыхивает - значит температура 100 - 150° еще не достигнута.
Сразу же после закалки пружины рекомендуется подвергать отпуску. Во избежание искривления длинные пружины перед отпуском надеваются на трубки из толстого листового железа. Перед отпуском необходимо удалить масло с поверхности пружин. Для этого их промывают в течение 10 мин. в нагретом до 40 - 60° содовом растворе и сушат в опилках. Если масло с пружин не удалено, оно сгорит при отпуске, что может привести к повышению температуры отпуска и понижению упругих свойств отдельных пружин. Для получения однородной структуры и одинаковой твердости металла по всей длине пружины отпуск лучше производить в селитровых или свинцовых ваннах; можно использовать также и электропечи типа ПН-31/31 с вентилятором. На практике наблюдались случаи, когда пружины, отпущенные в камерных печах, ломались при работе ввиду неодинаковой твердости в различных точках. Продолжительность отпуска устанавливается из расчета 1,5 мин. на 1 мм диаметра проволоки, но не менее 30 мин. Твердость пружин после закалки и отпуска должна составлять Ндс ~ 40 - 47. Необходимо иметь в виду, что на самой пружине точно определить твердость весьма затруднительно. Поэтому при обработке партии пружин к одной из них привязывают кусок проволоки, из которой изготовлена пружина. По твердости этого куска и судят о твердости пружины. У пружин, работающих на удар, после термической обработки производят дополнительный отпуск крайних нерабочих витков, которые служат опорными поверхностями. Отпуск преследует цель уменьшить твердость этих витков во избежание их поломки. Такой отпуск производят в свинцовых или соляных ваннах. При этом крайние витки необходимо тщательно изолировать от соседних с помощью асбеста. Выше был рассмотрен процесс термической обработки пружин, изготовленных из отожженной проволоки.
На машиностроительные заводы часто поступают пружины, изготовленные из холоднотянутой проволоки, которую называют патентированной проволокой. Эта проволока в процессе ее производства на металлургическом заводе подвергается закалке в свинцовой ванне. Такая операция термической обработки называется патентированием. Иногда такую проволоку называют еще рояльной.
Патентированная проволока изготовляется из углеродистой стали. Согласно ГОСТ 1546 - 53, она имеет следующие обозначения: ВС - проволока высокого сопротивления и ОВС -проволока особо высокого сопротивления. Указанные обозначения характеризуют качество проволоки, а не марку стали. Патентированная проволока изготовляется обычно диаметром до 6 мм и применяется для небольших пружин. Она имеет очень высокую упругость и хорошую вязкость и не нуждается в термической обработке. Пружины, изготовленные из патентированной проволоки, подвергаются только отпуску при температурах 200 - 275° для снятия внутренних напряжений, полученных при навивке пружины. Отпуск обычно производится в масляных или соляных ваннах либо в отпускных электрических печах типа ПН-31/31 с вентилятором. На работоспособность пружины большое влияние оказывает состояние ее поверхности. Трещины, плены и другие дефекты поверхности приводят к преждевременному разрушению пружины. Вредное действие указанных дефектов можно значительно уменьшить путем наклепа поверхности пружины. В настоящее время для этой цели широко применяют обработку поверхности некоторых пружин и рессор дробью.
