Способ изготовления упругих элементов с использованием метода анизотропного ориентирования наноструктуры в материале

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано в производстве пружин из закаливаемых марок стали. Для повышения качества пружин и снижения энергозатрат осуществляют скоростной нагрев прутка до температуры выше точки Ac3 фазовых превращений, пластическую деформацию прутка винтовым обжатием с закручиванием в направлении сжатия витка пружины, немедленную горячую навивку пружины при температуре выше Ac3 с немедленной повитковой закалкой и отпуск с обеспечением анизотропно ориентированной структуры стали. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

 

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано в производстве пружин из закаливаемых марок стали.

Из уровня техники известен способ изготовления упругих элементов(SU 1169999 A, МПК 4 C21D 9/02, 8/00), включающий нагрев заготовки до температуры Ас3, пластическую деформацию винтовым обжатием с закручиванием, закалку, навивку в направлении закручивания заготовки.

Известный способ позволяет обеспечить анизотропию свойств с текстурой, ориентированную вдоль направления действия карательных напряжений, что повышает значения статистической и циклической прочности упругих элементов. При винтовом обжатии величина обезуглероженного слоя уменьшается за счет большей степени деформации на поверхности (раскатка слоя). Высокотемпературная термомеханическая обработка позволяет отказаться от операций правки и шлифовки заготовки перед навивкой и повышает свойства циклической прочности и надежности против разрушения.

Из уровня техники известен способ изготовления крупногабаритных пружин (РФ №1234018, кл. B21F 35/00, заявлено 13.08.84, опубликовано 30.05.86), выбранный в качестве прототипа, включающий высокотемпературную термомеханическую обработку заготовки поперечно-винтовым протягиванием в направлении деформации витка при сжатии пружины, скоростной нагрев заготовки до температуры выше точки Ас3 фазовых превращений, навивку пружины, немедленную закалку, отпуск пружины.

Известный способ позволяет повысить эксплуатационную надежность пружин благодаря тому, что высокотемпературная механическая обработка заготовки создает направленную структуру металла, соответствующую деформации, возникающей в процессе работы пружины при сжатии, а скоростной нагрев и горячая навивка с последующей термической обработкой создают дополнительное упрочнение.

Цель изобретения - повышение качества упругих элементов, снижение энергозатрат при изготовлении упругих элементов.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления упругих элементов с использованием метода анизотропного ориентирования наноструктуры в материале, включающем скоростной нагрев заготовки до температуры выше точки Ас3 фазовых превращений, пластическую деформацию заготовки винтовым обжатием с закручиванием в направлении сжатия витка пружины, навивку пружины, немедленную закалку, отпуск, согласно изобретению навивка пружины осуществляется немедленно после пластической деформации заготовки.

Учитывая, что от точки скоростного нагрева до точки горячей навивки заготовка охлаждается механизмами при пластической деформации и окружающей средой, целесообразно скоростной нагрев заготовки осуществить до температуры выше точки Ас3 не менее чем на 50°С.

Пример осуществления заявленного изобретения

Пруток из легированной стали непрерывно последовательно подвергают скоростному нагреву до температуры на 50°С выше точки Ac3 фазовых превращений. Затем пруток подвергают пластической деформации винтовым обжатием с закручиванием в направлении сжатия витка пружины. Затем осуществляют горячую навивку пружины при температуре выше точки Ac3 фазовых превращений с немедленной повитковой закалкой и с последующим отпуском.

В ходе ВТМО осуществляется разнонаправленная деформация заготовки, включающая в себя обжатие со степенью деформации 15-20%, сдвиг металла в поперечном направлении в зоне конусного участка деформации при винтовом обжатии со степенью деформации 10-12%, скручивание в поперечном сечении в зоне выхода заготовки с конического участка очага деформации с деформацией кручения 12-15% и деформацию изгиба при навивке.

Повышение качества пружин достигается за счет того, что при деформации заготовки в различных направлениях аустенитное зерно еще в горячем состоянии измельчается до наноразмерного уровня (200-500 нм), а закалка обеспечивает фазовое изменение структуры, т.е. переход в мартенситное состояние, что позволяет получить мартенситное зерно размером 100-300 нм.

При этом карбидная составляющая (цементит) находится в пределах 10-60 нм и равномерно расположена в мартенситной структуре.

Помимо этого, при использовании в качестве заготовки горячекатаного прутка при деформации винтовым обжатием удаляется окалина, обеспечивая шероховатость прутка в диапазоне 2,5-10 мкм при точности прутка 9-10 квалитет, что соответствует холоднокалиброванной стали.

Снижение энергозатрат при изготовлении упругих элементов по сравнению с прототипом достигается за счет того, что из процесса производства упругих элементов исключен повторный нагрев заготовки после высокотемпературной термомеханической обработки перед навивкой.

1. Способ изготовления пружин из стали с анизотропно ориентированной наноструктурой, включающий скоростной нагрев прутка до температуры выше точки Ac3 фазовых превращений, пластическую деформацию прутка винтовым обжатием с закручиванием в направлении сжатия витка пружины, навивку пружины, закалку и отпуск, отличающийся тем, что осуществляют горячую навивку пружины после пластической деформации при температуре выше Ac3 с немедленной повитковой закалкой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что скоростной нагрев заготовки осуществляют до температуры не менее чем на 50°С выше точки Aс3.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области машиностроения и металлургии, в частности к изготовлению пружинного изделия в виде упругой клеммы верхнего строения пути, подверженных высоким нагрузкам в эксплуатации.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении пружин сжатия. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в производстве пружин из стали. .

Изобретение относится к области машиностроения и термической обработки. .

Изобретение относится к сборочному производству автомобилестроения. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности восстановлению упругих свойств пружин. .

Изобретение относится к термической обработке и может быть использовано в области машиностроения, в частности в устройствах для изготовления деталей подвесок транспортных средств.
Изобретение относится к области термомеханической обработки. .
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к восстановлению упругих свойств пружин. .

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к изготовлению пружинной стали. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стальному рельсу, применяемому при железнодорожной перевозке грузов. Рельс выполнен из стали, содержащей в мас.%: от более чем 0,85 до 1,20 С, от 0,05 до 2,00 Si, от 0,05 до 0,50 Mn, от 0,05 до 0,60 Cr, Р ≤ 0,0150, Fe и неизбежные примеси - остальное.

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств металлов и может найти применение при расчете элементов конструкций и деталей машин. Сущность: осуществляют деформационное старение образца, приложение статической нагрузки без изменения знака нагружающей силы и знака деформации до полного прохождения пластических деформаций на площадке текучести с выходом в зону упрочнения, нагрев и выдержку при заданном температурном режиме.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления внутренних оболочек теплообменников, а именно блока сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя.
Изобретение относится к области металлургического и термического производства, а именно к обработке стали с получением структуры естественного феррито-мартенситного композита - структура, включающая пластичную ферритную матрицу и дискретные твердые волокна - слои мартенсита, и может быть использовано для получения материала, используемого для броневой защиты воинского персонала, БТР, БМП, блокпостов, от поражения при стрельбе из стрелкового оружия и гранатометов.
Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к обработке лент из аморфно-нанокристаллических сплавов, и может быть использовано, например, при изготовлении деталей в электронике и приборостроении.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к рельсу из высокоуглеродистой перлитной стали. .

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к обработке металлов давлением, а именно к технологии получения заготовок сталей аустенитного класса с нанокристаллической структурой, и может быть применено при изготовлении сосудов высокого давления для теплоэнергетики и химической промышленности.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в машиностроении для производства дешевого инструмента, в частности выглаживателей для деталей из цветных металлов.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к упрочняющей обработке наплавленной быстрорежущей стали на поверхности заготовки, применяемой для изготовления инструмента повышенной стойкости.

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к области деформационно-термической обработки аустенитных нержавеющих сталей. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для изготовления винтовых пружин подвижного состава железнодорожного транспорта. Способ включает нагрев прутка, навивку пружины из прутка при температуре ее нагрева, закалку пружины, отпуск, осадку, шлифовку торцов пружин, дробеструйную обработку и контроль параметров пружин.

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано в производстве пружин из закаливаемых марок стали. Для повышения качества пружин и снижения энергозатрат осуществляют скоростной нагрев прутка до температуры выше точки Ac3 фазовых превращений, пластическую деформацию прутка винтовым обжатием с закручиванием в направлении сжатия витка пружины, немедленную горячую навивку пружины при температуре выше Ac3 с немедленной повитковой закалкой и отпуск с обеспечением анизотропно ориентированной структуры стали. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

Наверх