Способ повышения упругих свойств стальных витых пружин
Владельцы патента RU 2578859:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") (RU)
Изобретение относится к области обработки черных металлов, а более конкретно к повышению упругих свойств витых пружин, изготовленных из стальной проволоки. Для повышения упругих свойств и расширения номенклатуры обрабатываемых изделий стальную витую пружину в упруго нагруженном состоянии существенно ниже значения предела упругости подвергают воздействию пульсирующим дозвуковым воздушным потоком, имеющим частоту 1130-2100 Гц и звуковое давление 120-140 дБ, при комнатной температуре и при её расположении поперек воздушного потока.
Заявляемое изобретение относится к области обработки черных металлов, а более конкретно к повышению упругих свойств витых пружин, изготовленных из стальной проволоки.
Широкое промышленное применение нашли стальные пружины, изготовленные из патентированной холоднотянутой проволоки диаметром 0,15-6 мм из высокоуглеродистых сталей 65, 65Г, 70, У8, У10. Пружины после холодной навивки подвергают отпуску 210-320°C, для снятия остаточных напряжений, повышения предела упругости и релаксационной стойкости. Пружины должны обладать высоким сопротивлением релаксации напряжений и не приобретать остаточную деформацию при длительном упругом нагружении.
Актуальной является задача повышения упругих свойств стальных витых пружин.
Известен способ упрочнения изделий из углеродистых, легированных, высоколегированных, быстрорежущих сталей и твердых сплавов (см. патент RU 2100456 С1, 27.12.1997 г. Бюл. №36), включающий нагрев изделия до температуры (0,15-0,95) Ac1, с последующим охлаждением под воздействием акустического поля, создаваемого газоструйным генератором звука, со звуковым давлением 160-180 дБ, частотой акустического поля 450-1500 Гц, при это изделие подвергают обработке холодом до отрицательной температуры, равной 0,5-2,0 температуры конца мартенситного превращения.
Основным недостатком данного известного способа является применение дополнительного нагрева, который создает значительный градиент температур по объему изделия, что приводит к поводке и растрескиванию, а также делает обработку сложной и дорогостоящей. К недостаткам можно отнести существенную трудоемкость способа, требующего быстрого помещения нагретых изделий в резонатор газодинамического генератора звука и потребность в размещении нагревательных печей вблизи генератора.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ снятия остаточных напряжений на поверхности металлических изделий (см. патент RU 2458155 С1, 10.08.2012 г. Бюл. №22), принятый в качестве ближайшего аналога.
Снятие растягивающих остаточных напряжений на поверхности металлических изделий осуществляют за счет воздействия на них пульсирующего дозвукового воздушного потока, имеющего частоту 1130-2100 Гц и звуковое давление 120-140 дБ, при комнатной температуре.
Основным недостатком данного известного способа является отсутствие в результате его применения повышения упругих свойств обрабатываемого изделия. К недостаткам способа можно отнести ограниченность номенклатуры обрабатываемых изделий кольцевыми деталями.
Перед заявляемым изобретением поставлена задача повысить упругие свойства стальных витых пружин, расширив тем самым номенклатуру обрабатываемых изделий.
Решение поставленной задачи достигается тем, что стальную витую пружину в упруго нагруженном состоянии существенно ниже значения предела упругости подвергают воздействию пульсирующего дозвукового воздушного потока, имеющего частоту 1130-2100 Гц и звуковое давление 120-140 дБ, при комнатной температуре.
Таким образом, изобретение позволило получить технический результат, а именно повысить упругие свойства стальных витых пружин, а также расширить номенклатуру обрабатываемых изделий.
Заявляемое изобретение реализуется следующим образом: готовую стальную витую пружину растяжения или сжатия в упруго нагруженном состоянии существенно ниже значения предела упругости размещают на выходе из резонатора установки, создающей пульсирующий воздушный поток, и подвергают воздействию пульсирующего дозвукового воздушного потока, имеющего частоту 1130-2100 Гц и звуковое давление 120-140 дБ, при комнатной температуре.
Так, стальные витые пружины растяжения и сжатия из сталей 70 и 65Г, упруго нагруженные существенно ниже значения предела упругости для лучшей релаксации остаточных напряжений, размещали на выходе из резонатора установки, создающей пульсирующий воздушный поток, при этом пружины были расположены поперек потока.
Затем их подвергали воздействию пульсирующего дозвукового воздушного потока, имеющего частоту 1130-2100 Гц и звуковое давление 120-140 дБ, при комнатной температуре продолжительностью 10-15 минут.
Сравнительные исследования, в ходе которых как подвергнутые воздействию пульсирующего дозвукового воздушного потока, так и не подвергавшиеся подобной обработке пружины длительное время находились в упруго нагруженном состоянии, показали, что в результате обработки по заявляемому способу увеличение релаксационной стойкости пружин сжатия составило до 20%, а пружин растяжения - до 50%.
Воздействие пульсирующего дозвукового воздушного потока способствует релаксации остаточных напряжений в пружинах, а также оказывает благоприятное для упругих свойств воздействие на подвижность дислокаций.
Таким образом, изобретение позволило получить технический результат, а именно повысить упругие свойства стальных витых пружин, а также расширить номенклатуру обрабатываемых изделий.
Способ обработки стальных витых пружин, включающий воздействие на них пульсирующим дозвуковым воздушным потоком, имеющим частоту 1130-2100 Гц и звуковое давление 120-140 дБ, при комнатной температуре, отличающийся тем, что воздействие упомянутым пульсирующим дозвуковым воздушным потоком осуществляют на стальные витые пружины в упруго нагруженном состоянии ниже предела упругости и при расположении пружин поперек воздушного потока.
