Перебоева А.А. Технология термической обработки металлов

Подождите немного. Документ загружается.

101

ляется низкий отпуск при температуре 160-200 °С. Параметры отпуска опре-

деляются требуемыми, согласно чертежа, свойствами поверхностного слоя.

Основное назначение низкого отпуска снятие остаточных напряжений шес-

терен.

Технология азотирования шестерен. Проведение азотирования по

сравнению с цементацией и нитроцементацией повышает работоспособность

шестерен при повышенных температурах ∼500 °С. При этом детали имеют

большую износо-

и коррозионную стойкость при минимальной деформации в

процессе термической обработки. Это связано с тем, что перед азотировани-

ем шестерни проходят улучшение (закалка + высокий отпуск). Кроме того,

операция азотирования проводится при более низких температурах, чем це-

ментация и нитроцементация. Для азотирования используются только леги-

рованные стали: 40Х, 40ХН, 38ХМЮА, 40ХН2М и

др. В практике термиче-

ской обработки применяется в основном два вид азотирования: газовое и

ионное – более прогрессивное. В качестве насыщающей среды при азотиро-

вании используются продукты распада аммиака.

Перед азотированием детали проходят очистку поверхности (обезжи-

ривание). Температура азотирования находится в интервале 500-620 °С. Не-

обходимо помнить, что чем ниже температура насыщения,

тем выше твер-

дость и износостойкость поверхностного слоя. Глубина азотированного слоя

указывается в чертеже шестерни и обычно равна 0,1-0,6 мм. Время процесса

насыщения определяется глубиной слоя и находится согласно справочных

данных. Азотирование процесс длительный т.к. время выдержки лежит в

пределах 20-60 ч. Для ускорения процесса используется ионное азотирова-

ние, что позволяет снизить

время выдержки в 3-4 раза. После завершения

выдержки при ХТО охлаждение проводится с печью до 300-150 °С в отрабо-

танной атмосфере азотирования с последующим охлаждением на воздухе.

Шестерни, упрочняемые поверхностной закалкой т.в.ч. В зависи-

мости от размеров, модуля и условий работы шестерен применяется несколь-

ко вариантов поверхностной закалки при индукционном

нагреве. На практи-

ке применяется закалка т.в.ч.: со сквозным прогревом зуба; объемно-

поверхностная закалка; закалка «по впадине».

Закалка шестерен со сквозным прогревом зуба применяется для скоро-

стных плавно работающих (без ударов), умеренно нагруженных мелкомо-

дульных (<4 мм) шестерен. Основным требованием, предъявляемым к таким

шестерням, является высокая износостойкость зубьев. Шестерни

изготавли-

ваются из среднеуглеродистых низколегированных марок сталей: 45, 40Х,

40ХН и др.

Оптимальная частота тока для равномерного нагрева зубьев и впадин

шестерен определяется по формуле:

f ≈ 600/m

[кГц],

где m – модуль зуба, мм.

Время нагрева обычно составляет 10-40 с в зависимости от модуля и габари-

тов шестерен, температура нагрева должна быть не выше 900 °С. Такие па-

раметры закалки позволяют прогреть насквозь зубчатый венец шестерни и

102

зону под ним. Охлаждение при закалке ведется спрейером или погружением

в масло.

Твердость после закалки составляет HRC 50-58. После закалки прово-

дится отпуск или самоотпуск, при этом твердость изделия находится в пре-

делах HRC 45-50.

Объемно-поверхностная закалка шестерен проводится для изделий с

модулем 4-8 мм. Такие шестерни применяются в задних мостах грузовых ав-

томобилей и

не уступают по прочности цементованным и нитроцнментован-

ным. Шестерни изготавливаются из стали пониженной прокаливаемости

марки 58 (55 ПП). Поковки шестерен проходят ПТО, состоящую из ускорен-

ного охлаждения с температуры конца ковки для получения мелкого зерна и

последующей нормализации.

Индукционный нагрев осуществляется токами с частотой 2,5-10,0 кГц,

время нагрева 20-100 с. Конкретное время нагрева определяется

модулем и

размерами шестерни. Режим нагрева подбирают так, чтобы размер аустенит-

ного зерна равнялся 10-12 баллам. Время охлаждения при закалке определя-

ется из расчета того, чтобы обеспечить температуру самоотпуска 200-210 °С,

что аналогично отпуску в печи при 150-160 °С.

В результате такой обработки при правильно выбранных режимах на-

грева и охлаждения по контуру зубьев

и впадин создается закаленный на

мартенсит слой с твердостью HRC 59-61, твердость впадины составляет HRC

30-40 и имеет структуру троостита или сорбита закалки.

Поверхностная закалка «по впадине» применяется для крупномодуль-

ных шестерен с модулем >8 мм. Такие шестерни изготавливаются из средне-

углеродистых низколегированных марок стали: 40Х, 40ХН. Нагрев под за-

калку ведется токами

с частотой 2,5-10,0 кГц и ограничивается одной впади-

ной. Так как нагрев ведется впадина за впадиной, то удельная мощность вы-

сокочастотной установки не велика и составляет 1,5-2,0 кВт/см

. Конфигура-

ция закаленного поверхностного слоя (рис. 32) связана с особенностями ра-

боты крупномодульных шестерен. На вершине зуба упрочненный слой от-

сутствует, так как эта зона зуба при работе не подвергается нагрузкам.

Закалка «по впадине» может вы-

полняться непрерывнопоследовательным

или одновременным способом. Схема за-

калки первым способом приведена на

рис. 33.

Для того

, чтобы обеспечить необходимую глубину прогрева впадины

расстояние между индуктором и нагреваемой поверхностью должно состав-

лять 0,2-1,5 мм. Увеличение зазора приводит к пониженной глубине и твер-

дости слоя, уменьшение – может вызвать перегрев или пробой индуктора из-

за случайного замыкания. Охлаждение при закалке ведется спреером водо-

воздушной смесью. После закалки проводится отпуск или

самоотпуск, пара-

метры которых определяются твердостью поверхностного слоя.

Рис. 32. Конфигурация закаленного

слоя (выделен зачернением) на

зубьях при закалке «по впадине»

103

Контрольные вопросы

1. Назовите основной критерий выбора технологии термической обра-

ботки материала и для изготовления шестерен.

2. Что такое модуль зуба?

3. Перечислите марки сталей для изготовления зубчатых колес.

4. Перечислите схемы термической обработки зубчатых колес.

5. Каким нагрузкам подвергаются шестерни при эксплуатации?

6. Какие виды ХТО применяют для упрочнения шестерни7

7. Перечислите варианты технологии поверхностной

закалки при ин-

дукционном нагреве.

8. От чего зависит выбор поверхностной закалки при индукционном

нагреве?

Лекция 20. Технология термической обработки деталей подшип-

ников

План лекции

1. Условия работы подшипников и материалы для их изготовления

2. Маршрутная технология получения деталей подшипников

3. Технология ОТО деталей подшипников

В машиностроении используется около 11 000 типоразмеров подшип-

ников качения с наружным диаметром 2-3 000 мм и массой от долей грамма

до 6 т. Подшипники работают в

интервале температур от −150 до +700 °С со

скоростью до 300 000 об/мин. Выпуск деталей подшипников ведется на спе-

циализированных заводах машиностроения – государственные подшипнико-

вые заводы (ГПЗ). Данные изделия выпускаются на заводах с массовым и

крупносерийным характером производства.

Условия работы подшипников и материалы для их изготовления.

Детали подшипников испытывают многократно повторяющиеся контактные,

Рис. 33. Схема индуктора для закалки зуба шес-

терни «по впадине» непрерывно-

последовательным способом

104

ударные нагрузки, износ, воздействие коррозионной среды и высоких темпе-

ратур. Основные виды дефектов, возникающих при работе – это контактно-

усталостное выкрашивание, смятие, износ, заклинивание, трещины, корро-

зия. Поэтому материалы для изготовления подшипников должны иметь: вы-

сокое сопротивление пластической деформации, стойкость против усталост-

ного разрушения, износостойкость, достаточную вязкость, стабильность раз-

меров.

В зависимости

от условий работы деталей подшипников в отечествен-

ной промышленности предусмотрено три варианта термической обработки:

1. Детали подшипников работают без высоких ударных нагрузок. Они

изготавливаются из заэвтектоидных легированных сталей типа ШХ15. Тер-

мическое упрочнение обеспечивает высокую твердость по всему сечению де-

талей;

2. Детали подшипников, испытывающие при эксплуатации значитель-

ные ударные

нагрузки и высокие контактные напряжения (подшипники про-

катных станов, буровых установок). Данные изделия изготавливаются из

низкоуглеродистых легированных сталей (18ХГТ, 20Х2Н4А) с повышением

твердости, износостойкости поверхности путем цементации и последующей

термической обработки;

3. Детали крупногабаритных подшипников, работающие в условиях

ударного нагружения (подшипники букс железнодорожных вагонов). Со-

гласно разработок ВНИИЖТ данные

изделия изготавливаются из стали ШХ4,

эта сталь относится к заэвтектоидным хромистым сталям с регламентирован-

ной прокаливаемостью. Упрочняющая термическая обработка стали ШХ4

состоит из объемно-поверхностной закалки с отпуском.

Химический состав сталей применяемых для изготовления деталей

подшипников приведен в табл. 15. Эти стали относятся к заэвтектоидным,

так как содержат углерода более 0,8%. Основным

легирующим элементом в

подшипниковых сталях является хром, который образует карбиды, обеспечи-

вающие повышенную износостойкость и твердость.

Таблица 15

Химический состав подшипниковых сталей

Марка ГОСТ Содержание элементов, %

С Si Mn Cr

∗1

∗

ШХ15 801-78 0,96-1,05 0,17-0,37 0,20-0,40 1,30-1,65 0,027 0,020 0,30 0,25

ШХ!15СГ 801-78 0,95-1,05 0,40-0,65 0,90-1,20 1,30-1,65 0,027 0,020 0,30 0,25

ШХ20СГ 801-78 0,90-1,00 0,55-0,85 1,40-1,70 1,40-1,70 0,027 0,020 0,30 0,25

18ХГТ 4543-71 0,17-0,23 0,17-0,37 0,8-1,1 1,0-1,3 0,035 0,30 0,30 -

20Х2Н4А

∗2

4543-71 0,15-0,22 0,17-0,37 0,3-0,6 1,25-1,75 0,025 0,020 - 0,30

ШХ4 801-78 0,95-1,05 0,15-0,30 0,15-0,30 0,35-0,50 0,027 0,020 0,30 0,25

∗1

– не более;

∗2

–содержит 3,50-3,75% Ni.

К подшипниковым сталям предъявляются более жесткие по сравнению

с обычными конструкционными сталями требования в отношении чистоты

по неметаллическим включениям, поверхностным дефектам, плотности, мак-

роструктуре, карбидной неоднородности. Это связано с тем, что под действи-

105

ем высоких сосредоточенных в малом объеме знакопеременных нагрузок

большинство дефектов макроструктуры и крупные неметаллические включе-

ния являются концентраторами напряжений и очагами зарождения усталост-

ных трещин при эксплуатации подшипников. Загрязненность металла неме-

таллическими включениями, глубина обезуглероживания, макродефекты,

карбидная ликвация и структурная полосчатость нормированы ГОСТ 801-78.

Из неметаллических включений наиболее опасны твердые и хрупкие

глобу-

лярные включения.

Маршрутная технология получения деталей подшипников будет

рассмотрена на примере изготовления колец подшипников:

1. Приготовление расплава, литье слитков на машинах непрерывного

литья заготовок;

2. Горячая деформация свободной ковкой, штамповкой на горизон-

тально-ковочных машинах, раскаткой;

3. ПТО с целью улучшения обрабатываемости резанием и подготовки

структуры к ОТО;

Предварительная механическая обработка;

5. ОТО предварительно обработанных заготовок;

6. Окончательная механическая обработка (шлифование и доводка);

7. Отжиг для снятия напряжения;

8. Сборка и контроль качества.

Технология ПТО подшипниковых сталей заключается в сфероидизи-

рующем отжиге с образованием структуры зернистого перлита. Сталь с такой

структурой обеспечивает хорошую обрабатываемость резанием и высокое

качество поверхности

заготовок. Мелкозернистый перлит является опти-

мальной структурой для последующей закалки, так как за счет медленного

растворения глобулярных карбидов повышается технологичность стали при

закалке (низкая склонность к росту зерна). Кроме того, зернистая форма кар-

бидов и их равномерное распределение обеспечивают после закалки сохра-

нение этих качеств, это связано с тем, что

нагрев под закалку заэвтектоидных

сталей ведется с частичным сохранением карбидных частиц.

Структура зернистого перлита стали после отжига позволяет получить

для ШХ15 и ШХ4 твердость НВ 179-207, для ШХ15СГ и ШХ20СГ – НВ 179-

217. При правильных температурно-временных параметрах отжига в струк-

туре стали отсутствует карбидная сетка, а размеры карбидных частиц при-

мерно одинаковы. Если в результате горячей деформации подшипниковых

сталей образовалась карбидная сетка, то рекомендуется для исправления это-

го дефекта провести отжиг нормализацию при температуре 900-920 °С с вы-

держкой 30-40 мин, охлаждение со скоростью не менее 40-50 °С/ч. Такая

скорость достигается охлаждением мелких поковок на воздухе, более круп-

ных – обдувом воздуха или водовоздушной

смесью.

Параметры сфероидизирующего отжига: нагрев выше точки А

с1

, но

ниже А

см

, выдержка при заданной температуре в течение 45-60 мин, скорость

охлаждения должна быть такой, чтобы превращение аустенита в зернистый

перлит завершилось при температуре 600 °С. Рекомендуется охлаждать со

106

скоростью 15-20 °С/ч для садок массой более 3 т; 25-30 °С/ч для садок менее

0,5 т. Более быстрое охлаждение приводит к получению неоднородного

крупнозернистого перлита с повышенной твердостью.

Для получения зернистого перлита в качестве ПТО можно применить

изотермический отжиг. Его преимуществом перед сфероидизирующим отжи-

гом является то, что температуру изотермической выдержки контролировать

проще, чем скорость охлаждения. При этом следует отметить, что сокраще-

ние времени отжига не достигается, так как для получения твердости менее

НВ 217 необходимо изотермическую выдержку выполнять при температурах

720-730 °С. В указанном интервале температур для превращения аустенита

требуются длительные выдержки 4-5 ч, что не позволяет сократить время

изотермического отжига.

Заготовки для подшипников,

изготовленные из низкоуглеродистых ле-

гированных цементуемых сталей, подвергают нормализации при температуре

900-920 °С и высокому отпуску при 640-660 °С. Твердость не превышает НВ

241, микроструктура – сорбитообразный перлит.

Контроль качества ПТО проводится проверкой твердости и микро-

структуры заготовок. Целесообразно контролировать поковки из наиболее

горячих и холодных мест садки. Перспективно использовать неразрушающие

методы контроля качества

отжига. К таким методам относится измерение ко-

эрцитивной силы заготовок размером: диаметр 150-280 мм, высота 50-90 мм.

Дефектные структуры, полученные при недогреве, исправляются повторным

отжигом. Структура перегретой стали устраняется отжигом нормализация с

отпуском или без него.

Технология ОТО деталей подшипников включает закалку с низким от-

пуском, данная термическая обработка формирует требуемые свойства

дета-

лей. Детали перед ОТО должны быть чистые, сухие, без следов масла, эмуль-

сии, поверхностных дефектов (риски, забоины, вмятины, ржавчина). В связи

с массовым характером производства и большой номенклатурой деталей на

ГПЗ используется высокопроизводительное оборудование для термической

обработки (агрегаты для закалки и отпуска). Конструкция агрегатов опреде-

ляется видом деталей (кольца, ролики

, шарики). Как при закалке, так и три

отпуске рекомендуется применять защитные или нейтральные (вакуум) сре-

ды.

Режим закалки деталей, прокаливающихся насквозь, определяется мар-

кой стали и ее исходной структурой. При этом оговаривается скорость нагре-

ва, температура нагрева под закалку, время выдержки, среда охлаждения.

Сталь ШХ15 допускает сколь угодно быстрый нагрев

без опасности возник-

новения трещин. Температура нагрева и время выдержки должны обеспе-

чить:

1. Завершение образования аустенита и растворение карбидов в нем до

содержания углерода 0,55-0,65%;

2. Размер зерна аустенита в пределах 9-10 балла;

3. Однородный аустенит, что позволяет получить в структуре закален-

ной стали отсутствие продуктов немартенситного превращения.

107

Длительность нагрева под закалку может быть определена по форму-

лам: для колец – τ ≈ а⋅√S, [мин], для шариков (роликов) – τ = а⋅√D, [мин],

где а – эмпирический коэффициент,

S – толщина стенки кольца, мм,

D – диаметр шариков (роликов).

При нагреве в печах с пульсирующим подом или конвейерных а=15, в роль-

ганговых – а

=10.

Закалочная среда выбирается в зависимости от марки стали, массы и

формы деталей. Для стали ШХ15 необходимо интенсивное охлаждение в

широком интервале температур 700-350 °С. Для закалки колец используются

различные марки минеральных масел. Присутствие воды в закалочном масле

не допускается, поэтому перед использованием все закалочные масла выдер-

живают при температуре 140-150 °С в

течение 20-24 ч. Контроль качества

масла проверяется не реже двух раз в неделю.

Шарики диаметром более 14 мм с целью получения максимальной

твердости закаливают в воде. Для предупреждения образования на поверхно-

сти троосто-мартенситной структуры в воду добавляют 3-5% Na

. Во

всех случаях необходимо, чтобы закалочная жидкость интенсивно омывала

поверхности деталей. Разработаны установки для закалки колец с их враще-

нием или покачиванием.

При закалке колец появляется такой дефект, как овальность, что явля-

ется результатом неравномерности нагрева или охлаждения при закалке, а

также механических воздействий. Для снижения деформации применяют за-

калку

в горячих средах (ступенчатая и изотермическая). Твердость колец по-

сле закалки должна быть не менее HRC 63. Поэтому для колец с толщиной

стенки до 6 мм температура закалочной среды 250-260 °С, выдержка 10 с;

для колец с толщиной стенки 6-12 мм – 150-250 °С, выдержка от 15 с до 3

мин. В качестве закалочных сред применяют масла с высокой температурой

вспышки

Наилучший результат по уменьшению деформации колец обеспечива-

ется ступенчатой закалкой с охлаждением в штампах или фиксирующих при-

способлениях. При нажиме пресса, выправляют искривления формы, при

этом детали находятся в пластичном состоянии, выдержка в штампе в тече-

ние 1,0-1,5 мин. Бездеформационную закалку колец крупногабаритных под-

шипников проводят за счет использования тепловой усадки

в процессе охла-

ждения от температуры закалки до температуры точки М

. Для этого нагре-

тые кольца свободно устанавливаются на приспособления, фиксирующие

требуемый внутренний диаметр, и помещают в закалочное масло. Для

уменьшения деформации колец диаметром 150-1 500 мм применяют также

охлаждение в масле до 150-200 °С на вращающихся валках со скоростью 1,5-

3,0 м/с, далее на спокойном воздухе.

При закалке в горячих средах необходимо дополнительное охлаждение

с целью снижения количества остаточного аустенита. Охлаждение до 75 °С

ведется на спокойном воздухе или воздушной струей, затем двухстадийное

108

охлаждение в моечных машинах водой или водно-содовым раствором. Тем-

пература на первой стадии охлаждения – 40-50 °С, на второй – 15-20 °С.

Заключительной операцией в ОТО является низкий отпуск, который

формирует свойства готовых деталей подшипников. При этом достигается

повышение вязкости, размерная и структурная стабильность деталей. Необ-

ходимо помнить, что отпуск требуется проводить сразу после

закалки или не

позднее, чем через 3 ч. На практике отпуск осуществляют при 160-175 °С с

выдержкой не менее 2 ч. Общая длительность отпуска зависит от массы, раз-

меров деталей, типа нагревательных устройств, массы садки и может изме-

няться в пределах 2,5-9,0 ч.

Разновидностью ОТО является объемно-поверхностная закалка деталей

железнодорожных подшипников из стали

ШХ4. В этом случае используется

индукционный нагрев, который не требует защитных атмосфер при нагреве,

а в качестве среды закалки применяется вода или водные растворы. Приме-

няются для закалки токи частотой 2,4 кГц при суммарной мощности генера-

торов 200 кВт. Температура нагрева под закалку составляет 840-860 °С, вре-

мя выдержки – 10-15 с. Устойчивость процесса индукционного нагрева

обес-

печивается за счет автоматических регуляторов по току в первичной обмотке

закалочного трансформатора.

В результате, благодаря регламентированной прокаливаемости стали

ШХ4, поверхностные слои закаливаются на твердость HRC 64-67, одновре-

менно сердцевина упрочняется на твердость HRC 35-40. За счет создания в

поверхности колец остаточных напряжений сжатия их износостойкость по-

вышается более чем в два раза, устраняются

хрупкие разрушения колец при

работе. Объемно-поверхностная закалка применяется для колец с толщиной

стенки не менее 12 мм и роликов диаметром не менее 20 мм, работающих

при высоких динамических и контактных нагрузках. После закалки прово-

дится низкий отпуск, параметры которого аналогичны стали ШХ15.

Детали подшипников, изготовляемые из цементуемых сталей

(20Х2Н4А, 18

ХГТ), при ОТО проходят ХТО, закалку одинарную или двой-

ную и низко-температурный отпуск. Параметры термической обработки оп-

ределяются маркой стали и аналогичны режимам, применяемым для ОТО

шестерен, изготовленных из указанных сталей. Структура поверхности дета-

лей высокоуглеродистый скрыто- или бесструктурный мартенсит с твердо-

стью HRC 58-62, в сердцевине малоуглеродистый мартенсит – HRC 30-45.

Контроль качества термической

обработки деталей подшипников

включает:

1. Определение твердости на приборах Роквелл, Супер-Роквелл, Вик-

керс. Искажение показаний приборов за счет сферической или цилиндриче-

ской поверхности деталей учитывается специальными поправками. После

ОТО твердость колец и роликов из стали ШХ15 должна быть в интервале

HRC 61-65, шариков – HRC 60-66;

2. Оценку качества излома деталей с определением наличия

пережога.

После оптимальной закалки излом матово-серый, шелковистый;

109

3. Проверку микроструктуры при увеличениях 500-600 крат. Структу-

ра должна представлять скрыто кристаллический мартенсит и равномерно

распределенные избыточные карбиды. Перегрев обнаруживается по появле-

нию игольчатого мартенсита. Недогрев при закалке связан с образованием

троосто-мартенситной структуры;

4. Контроль на наличие трещин, который выполняется на магнитных

или ультразвуковых дефектоскопах. Трещины в деталях подшипников

не до-

пускаются.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные виды дефектов, возникающих в подшипниках.

2. Какие требования, предъявляют к материалам для подшипников?

3. Какие виды термической обработки применимы для подшипников?

4. Какие виды подшипниковых сталей вы знаете?

5. Назовите основные легирующие элементы в подшипниковых сталях.

Каково их влияние на свойства?

6. Какие примеси присутствуют в подшипниковых сталях? В чем нега

тивное влияние этих примесей?

7. В чем заключается ПТО для подшипниковых сталей?

8. Структура подшипниковых сталей после ПТО?

какие виды ОТО существуют для подшипников? Какова структура по-

сле такой обработки? Свойства стали после ОТО?

9. Каковы методы оценки качества подшипников?

10. Поступило рацпредложение о сокращении производственного цик-

ла изготовления колец подшипников: совместить

предварительную и оконча-

тельную механообработку, а затем выполнить окончательную термообра-

ботку. Обосновать Ваше решение как эксперта.

Лекция 21. Технология термической обработки рессор и пружин.

Закалка и отпуск пружин. Изотермическая закалка. Поверхностное уп-

рочнение рессор

План лекции

1. Условия работы пружин и рессор. Требования к рессорно-пружинным

материалам

2. Термическая обработка пружин из сталей общего назначения, упроч-

няемых закалкой с отпуском

3. Технология термической обработки рессор

Условия работы пружин и рессор. Требования к рессорно-

пружинным материалам. Пружины и рессоры являются упругими элемен-

тами машин и механизмов

. Поэтому в процессе эксплуатации они испыты-

вают многократные знакопеременные нагрузки, после снятия которых долж-

110

ны полностью восстановить свои первоначальные размеры. Следовательно,

материал, применяемый для изготовления пружин и рессор, должен обла-

дать, кроме необходимой прочности σ

≥ 1 000 МПа в условиях нагружения

достаточно хорошей пластичностью δ ≥ 5% и ψ ≥ 20 % и иметь высокий пре-

дел упругости σ

≥ 800 МПа. Кроме того, пружины должны обладать высокой

релаксационной стойкостью, а при работе в агрессивных средах (пар, мор-

ская вода, различные растворы) быть коррозионностокими.

Разнообразие видов пружин, применяемых в технике очень велико. По

характеру работы пружины делят на работающие при сжатии, растяжении,

кручении, изгибе. По форме пружины подразделяются на винтовые,

спираль-

ные, тарельчатые, плоские (рис. 34). Пружины при работе могут испытывать

следующие виды нагрузок: статические, динамические, циклически изме-

няющиеся.

Рис. 34. Различные виды пружин: а – пружина сжатия цилиндрическая; б - пружина

сжатия коническая из проволоки круглого сечения; в – пружина сжатия телескопическая

из заготовки прямоугольного сечения; г – пружина цилиндрическая растяжения; д – пру-

жина кручения; е – пружина спиральная плоская; ж – пакет тарельчатых пружин; з – пру-

жина изгиба пластинчатая; и – листовая рессора

При правильном выборе типа и размера пружин и рессор на их долго-

вечность и надежность влияют следующие факторы:

1. Химический состав и структура стали после термической обработ-

ки, а также его изменение в процессе работы;

2. Металлургическое качество стали (количество неметаллических

включений, неоднородность состава и структуры);

3. Качество поверхности проката (

лист, полоса, лента, проволока). На-

личие дефектов поверхности в готовых пружинах и рессорах;

4. Наличие и глубина обезуглероженного слоя;

5. Величина и распределение внутренних остаточных напряжений.

Для изготовления пружин применяют углеродистые и легированные

стали. Рессоры производят только из легированных сталей. Это специальная

группа конструкционных сталей с характерным комплексом свойств, важ-

нейшим

из которых является сопротивление малым пластическим деформа-

циям. Стали должны иметь малый размер зерна, однородную структуру и