Из какой стали делают пружины
Elton-zoloto.ru

Драгоценные металлы

Из какой стали делают пружины

Марки пружинной стали – свойства и сфера применения

К конструкционным углеродистым или высокоуглеродистым относят сталь рессорно – пружинную. Для придания ей узконаправленных свойств легируется в небольших количествах 2-3 элементами, в общей сумме до 2,5 %. Но применение этих марок сталей не ограничивается только изготовлением пружин. Называют эту группу так, из-за того, что название это наиболее сильно отражает их главную особенность — упругость.

Характеристики пружинных сталей

Пружинные стали характеризуются повышенным пределом текучести (δВ) и упругости. Это важнейшая характеристика металла — выдерживать механические нагрузки без изменений своей первоначальной формы. Т.е. металл, подвергающийся растяжению или наоборот сжатию (упругой деформации), после снятия с него действующих сил, должен оставаться в первоначальной форме (без остаточной деформации).

Марки и область применения пружинной стали

По наличию дополнительных свойств пружинная сталь подразделяется на легированную (нержавеющую) и углеродистую. За основу легированной стали берется углеродистая с содержанием С 65-85 % и легируется 4 основными элементами, всеми или выборочно, каждый из которых вносит свои особенности:

Хром — при концентрации более 13 % работает на обеспечение коррозионной стойкости металла. При концентрации хрома около 30 % изделие может работать в агрессивных средах: кислотной (кроме серной кислоты), щелочной, водной. Коррозионная пружинная сталь всегда легируется вторым сопутствующим элементом — вольфрамом и/ или марганцем. Рабочая t до 250 °C.

Вольфрам — тугоплавкое вещество. При попадании его порошка в расплав, образует многочисленные центры кристаллизации, измельчая зерно, что приводит к повышению пластичности без потери прочности. Это привносит свои плюсы: качество такой структуры остается очень высоким при нагреве и интенсивном истирании поверхности. При термической обработке этот элемент сохраняет мелкозернистую структуру, исключает разупрочнение стали при нагреве (в процессе эксплуатации) и дислокацию. Во время закалки увеличивает прокаливаемость, в результате чего структура получает однородность на большую глубину, что в свою очередь увеличивает эксплуатационный срок изделия.

Марганец и кремний — обычно участвуют в легировании обоюдно, причем соотношение всегда увеличивается в пользу марганца, примерно до 1,5 раз. Т. е. если содержание кремния 1 %, то марганец добавляется в количестве 1,1-1,5 %.

Тугоплавкий кремний является не карбидообразующим элементом. При попадании его в расплав одним из первых принимает участие в кристаллизации, выталкивая при этом карбиды углерода к границам зерен, что соответственно приводит к упрочнению металла.

Марганец можно назвать стабилизатором структуры. Одновременно искажая решетку металла и упрочняя его, марганец устраняет излишнюю прочность кремния.

В некоторые марки сталей (при работе изделия в высокотемпературных условиях, при t выше 300 ºC) в сталь присаживают никель. Он исключает образование карбидов хрома по границам зерен, которые приводят к разрушению матрицы.

Ванадий также может являться легирующим элементом, его функция похожа на действие вольфрама.

В пружинных марках оговаривается такой элемент как медь, содержание ее не должно превышать 0,15 %. Т. к. являясь легкоплавким веществом, медь концентрируется на границах зерен, снижая прочность.

К пружинным маркам относят: 50ХГ, 3К-7, 65Г, 65ГА, 50ХГФА, 50ХФА, 51ХФА, 50ХСА, 55С2, 55С2А, 55С2ГФ, 55ХГР, 60Г, 60С2, 60С2А, 605, 70, 70Г ,75, 80, 85, 60С2ХА, 60С2ХФА, 65С2ВА, 68А, 68ГА, 70Г2, 70С2ХА, 70С3А, 70ХГФА, SH, SL, SM, ДМ, ДН, КТ-2.

Марки такой стали используются для изготовления не только пружин и рессор, хотя это основное их назначение, которое характеризует основное свойство. Их применяют везде, где есть необходимость предать изделию упругость, одновременно пластичность и прочность. Все детали, которые изготавливают из этих марок, подвержены: растяжению и сжатию. Многие их них испытывают нагрузки, периодически сменяющие друг друга, причем с огромной циклической частотой. Это:

  • корпуса подшипников, которые испытывают в каждой точке сжатие и растяжение с высокой периодичностью;
  • фрикционные диски, испытывающие динамические нагрузки и сжатие;
  • упорные шайбы, основное время они испытывают нагрузки на сжатие, но к ним можно присовокупить и резкое изменение на растяжение;
  • тормозные ленты, для которых одним из главнейших задач является упругость при многократно повторяющемся растяжении. При такой динамике с усиленным старением и износом более прочная сталь (с меньшей упругостью) подвержена быстрому старению и внезапному разрушению.

Тоже касается и шестерней, фланцев, шайб, цанг и т. д.

Маркировка

Пружинно-рессорные стали можно сгруппировать по позициям:

  • нелегированные с содержанием углерода 65-85 % — недорогая сталь общего назначения;
  • марганцево-кремниевые — наиболее дешевая с высокими физико-химическими показателями;
  • хромо-марганцевые — нержавеющая сталь, работает в агрессивных средах при t -250 +250 C;
  • дополнительно легированные и/или вольфрамом, ванадием, бором — представляют собой стали с повышенным ресурсом работы благодаря однородной структуре, отличным соотношением прочности и пластичности благодаря измельченному зерну и выдерживает высокие механические нагрузки. Используются на таких объектах как ЖД транспорт.

Маркировка пружинных сталей проводиться следующим образом. Разберем на примере 60С2ХФА:

  • 60 — процентное содержание углерода в десятых долях (углерод не указывается в буквенном значении);
  • С2 — буквенное обозначение кремния с индексом 2, обозначает увеличенное стандартное содержание (1-1,5 %) в 2 раза;
  • Х — наличие хрома до 0,9-1 %;
  • Ф — содержание вольфрама до 1 %;
  • А — добавленный буквенный индекс А в конце маркировки обозначает минимальное содержание вредных примесей фосфора и серы, не более 0,015 %.

Производство

В зависимости от дальнейшей обработки и окончательно вида детали, сталь поставляется в листах, проволоке, шестигранниках, квадратах. Высокие эксплуатационные качества изделия обеспечиваются 2 составляющими:

  1. структурой металла, которая определяется химическим составом и последующей обработкой;
  2. наличием в структуре неметаллических включений, точнее минимальным количеством и размерами, что устраняется на этапе выплавки и разливки;
  3. формой детали (спираль, дуга) и ее размерами, что определяется расчетным методом.

При растягивании пружины, внутренние и наружные стороны витков испытывают различные степени нагрузки: внешние меньше подвержены растяжению, в то время как внутренние испытывают наибольшую степень деформации. Тоже касается и концов пружины: они служат местом крепления, что увеличивает нагрузку в этих и граничащих местах. Поэтому разработаны марки стали, которые предпочтительно используются на сжатие либо растяжение.

Термомеханическая обработка

Все без исключения пружинные стали повергаются термомеханической обработке. После нее прочность и износостойкость способна увеличиться в 2 раза. Форму изделию придают в отожженном состоянии, когда сталь имеет максимально возможную мягкость, после чего нагревают до 830-870 С и охлаждают в масляной или водной среде (только для марки 60 СА). Полученный мартенсит отпускают при температуре 480 ºC.

Все требования и рекомендации к этому виду стали описаны в ГОСТ 14959-79. На их основании предприятием разрабатываются более детальные технологические листы, которые отвечают узким параметрам.

Марки рессорно-пружинной стали, применяемые в промышленности

Пружинная сталь, марки которой применимы в изготовлении тугих изделий, характеризующихся восстановлением первоначальной формы, при сильном изгибе и значительном скручивании.

Важнейшие детали в производстве механизмов, которые испытывают переменную, повторяющуюся нагрузку, под действием которой происходит сильная деформация. Как только нагрузка прекращается, эти элементы принимают первоначальную форму. В работе этих деталей есть особенность, которая не допускает остаточной деструкции, она должна быть только упругой. К рессорно-пружинным сталям предъявляются завышенные требования при выработке. Разберемся, из какой стали делают рессоры?

Для чего вырабатывают пружинный сплав?

Для выработки деталей могут использовать как легированную сталь, так и углеродистую, они обладают повышенной упругостью, вязкостью, выносливостью и пластичностью. Благодаря свойствам этих видов стали ограничивается упругая деструкция.

Рессорно-пружинные стали доступные, технологичные, имеющие высокий предел релаксационной стойкости.

Интересно: для получения качественных изделий из углеродистой и легированной стали ее закаливают при температуре 420-520 градусов, при этом получается эффект структуры троостита.

Рессорно-пружинные стали сопротивляются непрочному разрушению, и отличаются повышенной пластичностью. Их применяют для выработки изделий с высокой стойкостью к износу, например:

  • зажимные цанги;
  • тормозной прокат;
  • кромки;
  • пружины и рессоры;
  • упорные шайбочки;
  • торсы подшипников;
  • фрикционные диски;
  • шестеренки.

Марки стали по ГОСТу 14959–79

Это стали с высоким содержанием углерода, но с малым легированием. Госстандарт 14959 обозначает – легированный сплав следующих марок:

  • 3К-7 – применяется в выработке проволоки холоднотянутым способом, из которой изготавливают пружины, незакаливаемые;
  • 50ХГ – производят рессоры для автомашин и пружины для жд. составов;
  • 50ХГА – назначение в производстве как у предыдущей марки рессорно пружинной стали;
  • 50ХГФА – выпускают особенные пружины и рессорные детали для машин;
  • 50ХСА – пружины специального назначения и небольшие детали для механизмов часов;
  • 50ХФА – изготавливают детали с повышенной нагрузкой, с требованиями высочайшей устойчивости и прочности, которые действуют при больших температурах – до 300 градусов.
  • 51ХФА – для пружинной проволоки;
  • 55С2 — для производства пружинных механизмов и рессор, используемых в тракторостроении, машиностроении, для подвижных составов на ж/д;
  • 55С2А – производят авторессоры, пружины для поездов;
  • 55С2ГФ – для выработки очень прочных пружин специального направления, авторессор;
Читать еще:  Как соединить провода Клеммником WAGO

  • 55ХГР – производят полосовую сталь пружинную, толщина которой варьируется от 3 до 24 мм;
  • 60Г – для выработки круглых и гладких пружин, колечки и прочие выработки пружинного типа, обладающих высокой стойкостью к изнашиванию и упругостью, например, скобы, втулки, тамбурины для тормозящих систем, применяемые в тяжелом машиностроении;

Интересно: торсионная сталь, марки 60С2 – пружины высокой нагрузки, фрикционные диски, пружинные шайбочки;

  • 60С2А – производят те же изделия, что из стали предыдущего типа;
  • 60С2Г – тип рессорной стали, из которой производят тракторные и авторессоры;
  • 60С2Н2А – производят ответственные рессоры с высокой нагрузкой на сплав;
  • 60С2ХА – для выработки высоконагруженных пружинных продуктов, на которые производится постоянная нагрузка;
  • 60С2ХФА – это круглая сталь с элементами калибровки, из которой производят пружины и пластины рессор с высокой ответственностью;
  • 65 – изготавливают детали с повышенной прочностью и упругостью, которые эксплуатируются при большом давлении при высоких статистических нагрузках и сильной вибрации;
  • 65Г – изготавливают детали, которые будут работать без ударных нагрузок;
  • 65ГА – проволока для пружин, прошедшая закалку;
  • рессорная сталь марки — 65С2ВА, высоконагруженные рессорные пласты и пружины;
  • 68А – закаленная проволока для производства пружинных приспособлений калибром 1.2-5,5 мм;
  • 70 – детали для машиностроения, от которых необходима повышенная износоустойчивость;
  • 70Г – для пружинных элементов;
  • 70Г2 — производят землеройные ножи и пружины для разных отраслей промышленной индустрии;
  • 70С2ХА – пружинные элементы для часовых устройств и большие пружины специального назначения;
  • 70С3А – пружины с большой нагрузкой;
  • марка рессорно пружинной стали 70ХГФА – проволока для выработки пружинных элементов с термообработкой;
  • 75 – любые пружинные и другие детали, используемые в машиностроении, на которые оказывается большая нагрузка вибрациями;
  • 80 – для выработки плоских деталей;
  • 85 – износостойкие детали;
  • SH, SL, SM, ДН, ДМ – машинные пружины, работающие при статистических нагрузках;
  • КТ-2 – для выработки холоднотянутой проволоки, которая навивается без термической обработки.

Первыми цифрами обозначается среднее содержание углерода в конкретной стали и обозначается она в процентном эквиваленте. После цифр идет литера, обозначающая конкретные легирующие присадки добавлены в сплав, а последнее число – это содержание добавок. Стоит отметить, что если легирующего связующего меньше 1,5%, то число не пишется, содержание больше чем 2,5% обозначается тройкой, промежуточное значение между двумя первыми значениями – прописывается цифрой 2.

Пружинный прокат будь то некорродирующая полоса, листы, шестигранники или квадраты, подразделяются на группы с некоторыми характеристиками:

  • химический состав – первоклассная нержавеющая листовая спецсталь, которая нормируется по значениям от 1 до 4Б;
  • способ обработки – горячекатаная полоса, поверхность которой обтачивается или шлифуется, калиброванный прокат, кованный, специально отделанный прокат.

Сталь 60с2а пружинная

Нержавеющая пружинная сталь – дешевая, с большой упругостью, выносливостью к износу, при этом у нее нет отпускной хрупкости. Этот сплав не деформируется от механических нагрузок. Эффективно эксплуатируется при повышенной влажности, так как имеет нержавеющее покрытие. Ее применяют при температуре не более 250 градусов, используется для производства изделий из металлопроката.

Из нержавеющей стали производят оборудования в морской промышленности, в медицине, и пищевом производстве. Ее применение в этих отраслях обусловлено коррозиеустойчивой сплава.

Интересно: устойчивость связана с большим содержанием молибдена и хрома. Сплав имеет хорошую сопротивляемость к образованию трещин под большой нагрузкой.

Марка нержавеющей жаропрочной стали используется при выработке тонколистовой прокатки, цельнотянутых труб и различных инструментов пищевой и химической индустрии.

Специфики пружинных сплавов

Высоко- и среднеуглеродистые виды этих сплавов упрочняются путем тонкой хладной деструкции, допускающей внедрение дробеструйных и гидроабразивных способов. При данном виде воздействия усилия остаточного сжатия наводят на плоскость изделий.

Фактически любая рессорная сталь (некорродирующая, без особых противокоррозионных свойств) должна пройти операцию сильного накаливания по сквозистой методике. Поэтому готовая металлопродукция по своему разрезу будет обладать структурой троостита.

Масленое закаливание при температуре 830–880 градусов, совмещаемая с отпуском при 410–480 градусах гарантирует повышения рубежа упругости – главнейшего рабочего свойства вышеперечисленных сталей. Зачастую употребляется и изотермическое закаливание, обеспечивающее не только высокую упругость, но еще и увеличенные данные пластичности, стабильности и вязкости вещества.

Некорродирующая лента и проволока из сплавов 70 и 65 в наибольшей степени часто употребляются для создания машинных пружин. В автотранспортной сфере также динамично используются кремниевые рессорные стали марки пружинной прокатки – 60С2А, 70С3А и 55С2. Они предрасположены к обезуглероживанию, что понижает характеристики их упругости и выносливости. Но за счет присадок хрома, ванадия и определенных составляющих все эти возможные опасности нивелируются.

Сферы применения рессорной прокатки самых ходовых марок стали:

  • пружины для любых устройств и агрегатов Машино- и автомобиле-строительной областей – 55С2, 50ХГ, 50ХГА;
  • тяжелонагруженные пружины – 60 С2Г, 60С2, 65С2ВА,60С2Н2А;
  • износоустойчивые пружины круглые и плоские (употребляется полоса), действующие при повышенных вибрациях – 80, 75,85.

В завершение немного о недостатках

  • нехорошей свариваемостью;
  • трудность резки.

Материалы. Изготовление пружин

Материалы. Изготовление пружин

Пружины изготовляют из углеродистых и легированных сталей с содержанием углерода 0,5—1,1%. Из углеродистых сталей изготовляют пружины с диаметром проволоки до 10 мм; из легированных сталей — пружины, работающие при высоких напряжениях или повышенных температурах, а также пружины с большими сечениями проволоки (диаметром 20—30 мм) дли обеспечения закалки на полное сечение.

Присадка кремния (до 2%) повышает упругие качества стали и сопротивление повторным ударным нагрузкам. Ванадий (0,1—0,2%) и вольфрам (до 1,2%) вводят для повышения механических свойств и термостойкости. Для пружин ответственного назначения применяют вольфрамокремнистые и хромокремневанадиевые стали, обладающие наиболее высокими механическими свойствами.

Пружины, работающие при повышенных температурах, изготовляют из хромованадиевых сталей типа 50ХФА (термостойкость до 300°С), вольфрамокремниевых сталей типа 65С2ВА (до 350°С) и стали 40X13 (до 450°С).

Для пружин, работающих при температурах свыше 500°С, применяют специальные стали с повышенным содержанием Cr, V, Mo, W.

В табл. 57 приведены основные материалы, применяемые для изготовления пружин, и их механические свойства после термообработки. Модуль упругости пружинных сталей Е = (2,1—2,2)· 10 5 МПа, модуль сдвига G = (7,6—8,2)·10 4 МПа.

Сопротивление усталости пружинных сталей мало зависит от химического состава и в гораздо большей степени определяется состоянием поверхностного слоя. Обезуглероживание поверхностного слоя при термообработке, местные дефекты (коррозия, забоины, царапины, истирание при износе) резко снижают предел выносливости. Значительного повышения сопротивления усталости можно добиться полированием и особенно нагартовкой поверхностного слоя (волочением, дробеструйной обработкой).

Предел выносливости при отнулевом циклическом нагружении составляет в среднем 400—600 МПа.

Прочность пружинных сталей очень зависит от диаметра проволоки, резко возрастая с уменьшением диаметра. В качестве примера на рис. 856 приведены показатели прочности холоднокатаной проволоки в функции диаметра. Прочность проволоки малого диаметра (0,2—1 мм) примерно в два раза превышает прочность проволоки большого диаметра (8 мм). Диаметр проволоки следует учитывать при выборе допускаемых напряжений при расчете пружин.

Для изготовления пружин, работающих в условиях повышенной влажности или соприкасающихся с химически агрессивными средами, применяют коррозионностойкую сталь 40X13 или сплавы на основе меди. В табл. 58 приведены наиболее употребительные медные сплавы и их механические свойства.

Модуль упругости сплавов на медной основе Е = (1,2—1,3)·10 5 , модуль сдвига G = (4,5—5)·10 4 МПа.

Наиболее высокими антикоррозионными свойствами и наибольшим сопротивлением усталости обладают бериллиевые бронзы. Сочетание этих свойств с высокой электропроводимостью обусловливает широкое применение бериллиевых бронз для изготовления пружин в электромашиностроении. Кроме того, бериллиевые бронзы отличаются высоким постоянством упругих свойств и почти полным отсутствием гистерезиса и по этой причине часто применяются для изготовления упругих элементов точных приборов.

Пружины из сплавов на медной основе парамагнитны и применяются в тех случаях, когда необходимо исключить влияние магнитных полей.

Спиральные пружины из проволоки малого диаметра (до 10 мм) с отношением D/d>4 (D — средний диаметр пружины; d — диаметр проволоки) изготовляют навивкой в холодном состоянии. Пружины с отношением D/d

Пружины, навиваемые в горячем состоянии, подвергают после навивки обязательной термообработке. Навивку производят при 800—1000°C.

Пружины из бронз БрО4ЦЗ и БрКЗМц1 навивают в состоянии поставки и после навивки подвергают нагреву до 100—150°С для снятия напряжений. Пружины из бериллиевых бронз закаливают в воде с 800°С, после чего подвергают отпуску при 250—350°С.

Читать еще:  Нeфpит – cвящeнный kameнь нoвoй жизни

Стальные пружины ответственного назначения, работающие в условиях циклических нагрузок, после термообработки подвергают дробеструйной обработке.

Заключительной операцией изготовления пружины является нанесение покрытия с целью предупреждения коррозии. Стальные пружины обычно подвергают цинкованию, кадмированию, никелированию, хромированию, фосфатированию и т. д.

Пружинные стали: характеристики, свойства, марки, ГОСТ. Изделия из пружинной стали

Начать стоит с того, что любая пружина, рессора и другие подобные элементы эксплуатируются в условиях жесткой и постоянной упругой деформации. Кроме этого, большинство деталей подвергается еще и циклическим нагрузкам. Именно по этим причинам к пружинной стали предъявляются высокие требования по упругости, текучести, выносливости, пластичности, а также важно наличие необходимого сопротивления к хрупкому разрушению.

Состав

В состав стали, которая подходит для производства пружин и рессор входит от 0,5% до 0,75% углерода. Дополнительными требования к содержанию легирующих элементов при производстве следующие:

  • содержание кремния в пружинной стали до 2,8%;
  • содержание марганца до 1,2%;
  • легирование хромом достигает 1,2%;
  • содержание ванадия до 0,25%;
  • легирование вольфрамом до 1,2%;
  • содержание никеля до 1,7%.

Также здесь важно добавить, что при производстве стали осуществляется процесс измельчения зерна, который способствует возрастанию сопротивления металла к малым пластическим деформациям. Это, в свою очередь, увеличивает релаксационную стойкость изделия из пружинной стали.

Применение

Довольно широкое применение в транспортных средствах нашли изделия из таких марок стали, как 55С2, 60С2А, 70С3А. Но здесь нужно знать, что этот материал подвержен таким дефектам, как обезуглероживание или графитизация. Эти недостатки опасны тем, что они сильно снижают характеристики упругости, а также прочности материала. Для того чтобы избежать этих дефектов и их негативного влияния на пружинную сталь, в нее и добавляют те элементы, которые были указаны выше.

Лучшими показателями в отличие от кремнистой разновидности сплава обладает марка 50ХФА. Этот вид материала стал больше всего использоваться для изготовления автомобильных рессор. Также этот тип стали очень часто используется для производства клапанов пружин, так как он не подвержен обезуглероживанию. Но тут стоит добавить, что она обладает малой прокаливаемостью.

Работа пружин

Здесь важно понимать, что работа любой пружины, рессоры или любой другой детали из пружинной стали характеризуется только тем, что используются лишь упругие свойства материала. Суммарная величина их упругости определяется особенностями конструкции. Решающим показателем здесь будет количество витков, их диаметр, а также длина самого изделия. Еще один важный момент, который необходимо отметить – это пластическая деформация. Это в пружинах чаще всего не допускается, а потому от материала, который используется для производства пружин, не требуется наличия высокой ударной вязкости или показателя пластичности. Основное требование – это параметр упругости. Верхний предел этой характеристики должен быть довольно велик. Для того чтобы достичь требуемого параметра, сталь подвергают закалке под воздействием высоких температур, а после проводят отпуск материала при температуре в 300-400 градусов по Цельсию.

Свойства

Основное свойство пружинной стали – это текучесть(упругость). Максимальный показатель этого параметра достигается только при температурах, указанных выше. Однако если отпускать материал при таких градусах, то отпускная хрупкость окончательного продукта будет находиться в первом роде. Как уже говорилось ранее, ударная вязкость не имеет принципиального значения.

Еще одно из свойств стали касается ее состава. Оно выражается в том, что содержание углерода в ней больше, чем в других сплавах. Хотя, если сравнивать с инструментальной сталью, все же меньше.

Для обычного процесса легирования используют марганец и кремний. Для более ответственных пружин или рессор в качестве добавок применяют хром и ванадий. Эти два элемента придают им повышенную упругость. Можно добавить, что для достижения наилучших эксплуатационных свойств сталь часто подвергают закалке в масле или воде.

Виды и марки стали

Марки пружинной стали делятся на множество различных групп. Существуют материалы общего назначения. К ним относят марки 65, 70, 75, У9А. Из этого продукта изготавливают пружины для машин с небольшим сечением. К особым свойствам этих деталей можно отнести их пониженную релаксационную стойкость.

Кремнистые стали марок 55С2, 60С, 60С2 применяются для создания таких элементов, как пружины и рессоры, использующиеся в автомобильной, автотракторной промышленности, а также в железнодорожной промышленности. Тут важно добавить, что эти элементы склонны к обезуглероживанию. Каких-либо особых свойств у этой стали не имеется.

Еще одна разновидность стали – это комплексно легированная. Данный продукт выпускается под марками 50ХФА и 60С2ХФА. К использованию этого материала прибегают в том случае, если необходимо создать пружины или рессоры для важных деталей. Стойкость к температурному воздействию у этого материала составляет до +300 градусов Цельсия.

Можно выделить также стали специального назначения. К ним принадлежат такие продукты мартенситного класса 30Х13, 40Х13. Они используются для производства обычных пружин или рессор, однако обладают особыми свойствами. Характеристика пружинной стали этой марки состоит в том, что у нее повышенная стойкость к коррозии, повышенная жаропрочность (до 550 градусов Цельсия), а также выраженные магнитные свойства.

Требования по ГОСТ

Для пружинных сталей, как и для другой самой разнообразной продукции, был принят ГОСТ. Он устанавливает все правила, касающиеся материала. К примеру, там описаны следующие технические требования.

  • Массовая доля такого вещества, как медь не должна превышать 0,2%. А остаточное количество никеля не должно быть выше, чем 0,25%.
  • Для такой марки стали, как 60С2Г, существует отдельное требование, которое гласит, что суммарная массовая доля серы и фосфора не должна быть выше 0,06%.
  • Такая марка стали, как 51ХФА по ГОСТ предназначается лишь для производства пружинной проволоки.
  • ГОСТ пружинной стали также предписывает, что по индивидуальному заказу потребителя массовая доля, содержащегося в стали марганца, может быть уменьшена, несмотря на предписания, которые указываются в таблице, имеющейся в том же документе. Это при условии, что сплав не подвергался легированию хромом и никелем.

Коррозионностойкая сталь

Одна из марок стали специального назначения отличается тем, что у нее имеется повышенная стойкость к коррозии. Для того чтобы максимально повысить сопротивляемость материала к разрушающему ее процессу, в него добавляют и хром, и никель в количестве от 13 до 27% и от 9 до 12% соответственно. Другими словами, эти продукты относятся к группе высоколегированных сталей.

Основным аустенитообразующим элементом в таком продукте является никель. В то время как марганец, к примеру, влияет на образование аустенита слабее, эффект от его использования ниже практически в два раза. Если необходимо еще сильнее расширить аустенитную область, то можно использовать такие вещества, как углерод или азот.

Из какой стали делают пружины

НОВОСТИ

Появилась возможность изготовления пружин из проволоки квадратного и прямоугольного сечения;
конических и бочкообразных пружин

ПЕРСПЕКТИВЫ

В 2015-2018 году планируются дальнейшее развитие основного производства:
-Строительство дополнительных площадей для основного производства.
-Приобретение, с целью обновления, нового высокопроизводительного навивочного оборудования.

Полезные ссылки

Качество и технологии

Сталь для изготовления пружин

Сталью называется сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода не превышает 2%. Сталь получают главным образом из смеси чугуна, выплавляемого в доменных печах, со стальным ломом. Сталь имеет высокие механические и хорошие технологические свойства, поэтому ее можно ковать, прокатывать, резать, термически обрабатывать. Многие марки стали подвергают обработке давлением в холодном состоянии.

Наиболее вредными примесями, ухудшающими качество стали, являются сера и фосфор. Сера придает стали охрупчивание при высоких температурах (красноломкость), а фосфор — при пониженных температурах (хладноломкость). Ухудшают качество стали, содержащиеся в ней в тех или иных количествах, зависящих от способа производства, неметаллические включения и растворенные газы.

По способу производства сталь разделяют на мартеновскую (основную и кислую), конверторную и электросталь. Получение стали в мартеновских печах может осуществляться скрап-процессом, при котором в состав шихты входят металлический лом и чушковый чугун. В мартеновских печах в качестве топлива используют различные горючие газы, а также мазут и нефть.

В результате химических реакций, происходящих при плавке, снижается содержание вредных примесей — серы и фосфора, а для получения требуемого состава стали вводят легирующие элементы в виде ферросплавов и «чистых металлов».

Кислая мартеновская сталь по сравнению с основной сталью содержит меньшее количество растворенных в ней сплаов и вредных неметаллических включений и имеет более высокие механические и технологические свойства. В настоящее время мартеновским способом производится наибольшее количество стали — качественной углеродистой конструкционной и инструментальной, а также низко- и среднелегированной, широко используемых и машиностроении.

Сущность конверторного способа производства стали состоит в том, что через залитый в конвертор (грушевидный сосуд) жидкий чугун продувают воздух, обогащенный кислородом в результате происходит выгорание углерода и других примесей. Содержание серы и фосфора в (той стали ниже, чем в мартеновской. Процесс продувки и длится 15—20 мин. Этот способ производства стали получает все более широкое применение.

В электропечах (дуговых или индукционных) получают сталь наиболее высокого качества. По сравнению с остальными способами выплавки сталь, выплавленная в микропечах, обладает наибольшей чистотой по сере и фосфору, содержит наименьшее количество газов и неметаллических включений и используется для изготовлении наиболее ответственных деталей машин, работающих в тяжелых условиях (при больших нагрузках, давлениях, и т. п.), а также для режущих инструмента по стоимости наиболее дешевой является конверторная сталь и наиболее дорогой — электросталь.

По химическому составу стали делят на углеродистые и легированные. Углеродистые стали подразделяются на низкоуглеродистую с содержанием углерода до 0,25%, среднеуглеродистую с содержанием углерода от 0,25 до 0,6% и высокоуглеродистую с содержанием углерода от 0,6 до 2,0%.

Легированные стали подразделяются на низколегированную, в которой суммарное содержание легирующих компонентов менее 2,5%, среднелегированную с содержанием легирующих компонентов от 2,5 до 10% и высоколегированную с содержанием легирующих компонентов более 10% (в легированных сталях углерод легирующим элементом не считается).

По назначению стали разделяют на конструкционные (углеродистые и легированные), предназначенные для изготовления разнообразных конструкций и деталей машин, в том числе рессор, пружин, шарикоподшипников и т. д., инструментальные — углеродистые, легированные, штамповые, быстрорежущие, используемые для изготовления режущего и измерительного инструмента, штампов для холодной и горячей штамповки, и стали с особыми физическими свойствами.

Исходным материалом для изготовления пружин являются специальные качественные (пружинные) стали и цветные сплавы. Механические свойства термически обработанной качественной рессорно-пружинной стали и химический состав приведены в ГОСТ 14959—69.

Наиболее часто для пружин применяют углеродистые пружинные стали 65 и 70, кремнистые стали 55С2 и 60С2, а также марганцовистую сталь. Марганцовистая сталь очень стойка к обезуглероживанию при нагреве. В случае перегрева марганцовистая сталь дает при закалке трещины и приобретает хрупкие свойства. Кремнистые стали хорошо прокаливаются, перегрев не приводит к недостаткам, характерным для марганцовистой стали.

Для изготовления пружин применяют легированные стали: хромомарганцовистую, хромокремнистую, хромо-ванадиевую, хромокремневанадиевую, вольфрамокрем-нистую и никелекремнистую.

Легированные стали обладают высокими прочностными свойствами, хорошо прокаливаются; пружины из этих сталей работают длительное время. Эти стали применяют для изготовления особо ответственных пружин, работающих в неблагоприятных атмосферных и температурных условиях. Витые пружины изготовляют из стального и цветного проката круглого, квадратного, прямоугольного и других профилей. Пружинная проволока для изготовления мелких и средних пружин поставляется в бунтах.

Плоские пружины изготовляют из ленты, полосового и листового высококачественного стального и цветного проката.

Сортамент на сталь горячекатаную рессорно-пружинную (ГОСТ 7419—74) должен соответствовать маркам и техническим требованиям (ГОСТ 14959—69). Сталь поставляется круглого сечения от 5 до 50 мм включительно и квадратного сечения со стороной квадрата от 6 до 50 мм включительно. Размеры и допускаемые отклонения круглой стали предусмотрены ГОСТ 2590—71, квадратной стали — ГОСТ 2591—71.

Сталь пружинная полосовая прямоугольного сечения со слегка притуплёнными углами (тип А) поставляется шириной от 20 до 160 мм включительно, толщиной от I до 18 мм включительно. Размеры полос и допускаемые отклонения по толщине и ширине предусмотрены ГОСТ 103—76. Допускается поставка полос толщиной .’і мм, шириной 30; 35; 40; 45 и 50 мм с допускаемыми отклонениями по толщине ±0,3 мм. Пружинная сталь поставляется также типа Б (с закругленными краями). Специальной прокатке подвергается сталь для изготовления паровозных, тепловых и вагонных рессор.

Стальную пружинную ленту по прочности делят на фи категории: первая (1П), вторая (2П) и третья (ЗП). По точности ленту выпускают также трех категорий: нормальная (Н), повышенная (П) и высокая (В).

Для изготовления мелких и средних пружин промышленностью поставляется стальная углеродистая пружинная проволока по ГОСТ 9389—75, которая разделяется классы: I — высокой прочности, II — повышенной прочности, III — нормальной прочности.

Проволока I и III классов подразделяется по пластичности на две группы (I и II), проволока II класса — на группы (I, II и III).

Проволока стальная углеродистая холоднотянутая для клапанных пружин ответственного назначения изготовляется следующих диаметров: 2,0; 2,3; 2,5; 2,8; 3,0; 1,0; 4,5; 5,0; 5,5; 5,7 и 6,0 мм; стальная пружинная термически обработанная проволока ответственного назначения по ГОСТ 1071—67 выпускается диаметром 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,3; 2,5; 2,75; 3,0; 3,4; 3,5; 3,6; 3,75; 4,0; 4,1; 4,2; 4,5; 4,8; 5,0 и 5,5 мм.

Проволока стальная легированная пружинная по ГОСТ 14963—69 изготовляется диаметром от 3 до 12 мм через каждые 0,5 мм.

Проволока стальная хромованадиевая для пружин по ГОСТ 14963—69 изготовляется следующих диаметров: 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,5; 2,8; 3,0; 3,2; 3,5; 3,8; 4,0; 4,2; 4,5; 4,8; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0; 8,5; 9,0; 9,5; 10; 11; 12; 13 и 14 мм.

Процесс изготовления пружинной высококачественной проволоки весьма трудоемкий и осуществляется на специализированных металлургических заводах. Процесс начинается с обработки заготовки, называемой катанкой, имеющей диаметр около 6 мм. Заготовка обрабатывается на волочильных станах с промежуточными термической обработкой и травлением.

Технологический процесс изготовления проволоки диаметром 1,5 мм из стали У9А протекает следующим образом. Катанка диаметром 6 мм, проходя через термическую печь со скоростью 1,5—2,0 м/мин, нагревается до температуры 900—950° С и охлаждается на воздухе. Такая обработка называется нормализацией. После этого производится травление в 10%-ном растворе серной кислоты в воде при температуре не свыше 40—50° С, промывка в холодной воде, омеднение в растворе медного купороса, вторая промывка в холодной воде, известкование и сушка в сушильной печи при температуре около 100° С. Затем на стане последовательно через три фильеры осуществляется волочение с диаметра 6 мм до диаметра 4 мм. При этом на поверхности заготовки образуется наклеп, который устраняют патентированием. Патентирование заключается в нагреве проволоки, движущейся со скоростью до 3,5 м/мин, в муфельных печах до 900—950° С с последующим пропуском через свинцовую ванну с температурой 500—550° С.

Затем осуществляют повторное травление, промывку, омеднение, снова промывку, известкование и сушку.

Заготовка проходит окончательное волочение на стане с диаметра 4 мм на диаметр 1,5 мм через 14—15 фильер. Общая степень обжатия при этом составляет 85—90%.

Термические операции на переходах при волочении катанки и строгое соблюдение процесса травления в кислотном растворе являются решающими для обеспечения высокого качества пружинной проволоки.

При навивке пружин очень серьезное значение придается состоянию поверхности проволоки, которое отразится на качестве и надежности работы пружин. Поверхность проволо к и должна быть гладкой без продольных и поперечных штрихов, трещин, заусенцев, ржавчины, волосовин, закатов, плен и других наружных дефектов, просматриваемых невооруженным глазом.

При термической обработке поверхность проволоки и на навитых пружин подвергается обезуглероживанию, и чем глубже обезуглероживание проволоки, тем резче упругие свойства пружин. Допускаемая глубина обезуглероженного слоя и степень обезуглероживании пружин и пружинной проволоки устанавливаются техннческими условиями.

Углеродистая проволока небольших сечений обычно и изготовляется с омедненной поверхностью, толщина слоя которой бывает различна. Под омедненным слоем покрыты различные пороки, которые могут привести к браку изготовляемых пружин. Омедненный слой не имеет прочного сцепления с основным металлом и при волочении выполняет роль смазки. Не рекомендуется на пружины из такой проволоки наносить защитные покрытия без предварительных обезжиривания, травления и других операций, способствующих получению высококачественной поверхности проволоки. От вредного действии коррозии поверхность пружины покрывают защитным слоем. При гальваническом покрытии происходит насыщение водородом и охрупчивание поверхности пружины, поэтому на пружины, изготовляемые из проволоки диаметром до 0,3 мм, не наносят гальванические покрытия.

По вопросам размещения заказов на изготовление пружин обращаться:

+7(351)200-36-34

Москва +7(499)653-69-98 Санкт-Петербург +7(812)426-17-14 Воронеж +7(473)300-31-95
Екатеринбург +7(343)247-83-71 Новосибирск +7(383)207-56-75 Краснодар +7(861)201-84-46
Красноярск +7(391)229-80-74 Нижний Новгород +7(831)280-97-21 Казань +7(843)212-20-79
Тольятти +7(848)265-00-34 Волгоград +7(844)296-21-13 Уфа +7(347)200-05-81
Пермь +7(342)235-78-27 Ростов-на-Дону +7(863)333-20-67 Самара: +7(846)300-41-49
Тюмень +7(345)257-80-21

© 2015-2018 ООО “Пружинно-навивочный завод”. Изготовление и продажа металлических пружин: производство пружин кручения, навивка пружин сжатия, тарельчатые пружины. Предлагаем подвески и опоры трубопроводов, а также стопорные кольца.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector