Vật Liệu Làm Lò Xo Xoắn. Xử Lý Nhiệt Lò Xo Và Lò Xo

các phương pháp điều trị kết hợp.

Xử lý nhiệt lò xo làm bằng thép đa năng, được làm cứng bằng cách biến dạng dẻo nguội, sau đó là tôi luyện

Ưu điểm của lò xo như vậy là đơn giản và hiệu quả về chi phí. Quy trình công nghệ sản xuất của chúng, cùng với một loạt các đặc tính, đảm bảo hoạt động lâu dài đáng tin cậy. Việc không làm cứng có thể đạt được độ chính xác cao về cấu hình và kích thước của lò xo mà hầu như không có quá trình khử cacbon và oxy hóa bề mặt, điều này làm giảm mạnh độ bền mỏi.

Để sản xuất lò xo, họ sử dụng dây hoặc băng được xử lý nhiệt đến một mức độ bền nhất định hoặc biến dạng nguội, được xử lý nhiệt trước (thường được cấp bằng sáng chế). Do độ dẻo thấp của thép được xử lý để có độ bền cao, lò xo có cấu hình đơn giản được làm từ chúng.

Dây hoặc băng lò xo tôi cứng và tôi luyện được làm bằng carbon (68A, U7A - U12A) và thép hợp kim (65GA, 68GA, 50HFA, 60S2A, 70S2XA). Theo mức độ bền, băng được cung cấp trong ba nhóm: 1P, 2P và 3P. Với sự gia tăng số lượng nhóm, mức độ bền cao hơn, nhưng độ bền của băng, được xác định bởi số lần uốn cong thay đổi, thấp hơn.

Lò xo làm bằng băng nhiệt luyện được ủ ở 240–250 ° C trong 1 giờ để giảm ứng suất bên trong và sự phân hủy bổ sung của austenite được giữ lại. Quá trình nung nóng được thực hiện trong lò điện trong môi trường không khí để một lớp màng oxit mỏng (tạo màu) được hình thành dọc theo các mặt phẳng cắt trong quá trình cắt, điều này giúp cải thiện phần nào khả năng chống ăn mòn của lò xo.

Trong hầu hết các trường hợp, vật liệu để sản xuất lò xo là một dây hoặc dải thu được bằng cách biến dạng dẻo nguội (kéo, cán) các khoảng trống có cấu trúc ban đầu được chuẩn bị trước. Xử lý nhiệt sơ bộ chính là cấp bằng sáng chế. Cấu trúc tạo ra của ngọc trai mỏng cho phép biến dạng nguội với mức độ giảm cao. Thép được làm cứng đáng kể, vẫn giữ được độ dẻo và độ dai đủ để cuộn lò xo ở trạng thái nguội.

Tăng cường trong quá trình biến dạng làm cứng phụ thuộc cả vào thành phần của thép và cấu trúc của nó, và vào mức độ biến dạng. Đặc tính lò xo cao đạt được sau khi biến dạng với tốc độ nén cao và do đó có thể thu được trên dây và băng có tiết diện nhỏ (với đường kính hoặc độ dày lên đến 6–8 mm).

Dây có độ bền cao nhất được làm bằng thép U7A, U8A, U9A; dây tăng cường độ bền - từ thép 65G. Hàm lượng carbon trong thép càng cao thì độ bền sau khi được cấp bằng sáng chế và biến dạng nguội sau đó càng cao.

Quy trình công nghệ chế tạo lò xo vừa và nhỏ bao gồm các công đoạn: cuộn nguội, nắn thẳng, cắt đứt vòng thừa, mài và mài các đầu, nhiệt luyện, nén đến khi chạm cuộn, thử lò xo và kiểm tra kích thước, áp dụng chống - lớp phủ ăn mòn và kiểm tra chất lượng của chúng, cũng như kiểm soát lần cuối.

Xử lý nhiệt của lò xo bao gồm việc giải phóng chúng. Kết quả của quá trình tôi luyện, giới hạn đàn hồi, độ bền giãn, độ bền mỏi tăng lên, ứng suất dư và biến dạng dư của lò xo khi chịu tải giảm, hình dạng của lò xo và đặc tính công suất của chúng được ổn định.

Các chế độ ủ lò xo sau khi cuộn dây rất khác nhau. Do thực tế là quá trình ủ được kích hoạt bằng nhiệt, nhiệt độ thấp hơn sẽ tương ứng với thời gian tiếp xúc lâu hơn. Thông thường, quá trình ủ được thực hiện ở nhiệt độ 175–250 ° C.

Để ủ, các lò tắm với dầu nóng hoặc muối nóng chảy được sử dụng. Nhược điểm của muối nóng chảy là hình thành một lớp muối bao quanh cuộn dây, đòi hỏi phải rửa kỹ, ví dụ, trong dung dịch soda nóng để loại bỏ nó. Cũng có thể tiến hành ủ trong lò điện có gắn sẵn quạt để lưu thông mạnh mẽ khí quyển, đảm bảo điện tích được sưởi ấm đồng đều ở nhiệt độ thấp.

Trong những năm gần đây, cùng với việc cấp bằng sáng chế, bình thường hóa, dập tắt đẳng nhiệt cho bainite thấp hơn, và tôi luyện điện tốc độ cao ngày càng được sử dụng nhiều hơn để chuẩn bị cấu trúc ban đầu.

Xử lý nhiệt lò xo làm bằng thép đa năng, tôi cứng và tôi luyện

Để sản xuất lò xo, được làm cứng bằng cách làm nguội và tôi sau đó, hãy sử dụng dây hoặc dải đã được ủ biến dạng nguội, các đoạn hoặc thanh dây được cán nóng hoặc cán nguội. Ở trạng thái ban đầu, các bán thành phẩm này không có đặc điểm là độ bền cao, nhưng chúng có độ dẻo tăng lên, do đó có thể chế tạo lò xo có cấu hình phức tạp. Lò xo lớn được thực hiện bằng cách sử dụng biến dạng nóng.

Quy trình công nghệ sản xuất lò xo bằng phương pháp biến dạng nóng thường bao gồm các công việc sau: cắt bỏ phôi, kéo hoặc cán đầu phôi ở trạng thái nóng (950–1150 ° C), quấn hoặc dập ở trạng thái nóng (800–1000 ° C), cắt bỏ đầu, mài và mài các đầu của lò xo (nếu cần), xử lý nhiệt, phun cát thủy lực (đôi khi làm cứng bằng bắn), thử lò xo và kiểm tra kích thước.

Loại xử lý nhiệt chính của lò xo là làm cứng và tôi luyện. Làm nguội cần đảm bảo rằng mactenxit thu được trong cấu trúc không có vùng troostit và với một lượng tối thiểu Austenit được giữ lại. Austenit giữ lại có giới hạn đàn hồi thấp hơn, và khả năng biến đổi của nó thành mactenxit gây ra giảm khả năng chống giãn và có xu hướng chậm đứt gãy. Về vấn đề này, nên thực hiện xử lý lạnh sau khi dập tắt.

Để giảm xu hướng đứt gãy giòn và nhiệt độ chuyển tiếp dai-giòn, cần phải cố gắng thu được Austenit hạt mịn trong quá trình gia nhiệt để làm nguội và giảm mức độ ứng suất bên trong trong quá trình dập tắt.

Để ngăn chặn quá trình oxy hóa bề mặt và khử cặn bẩn, việc nung nóng lò xo, đặc biệt là loại có độ dày nhỏ, nên được thực hiện trong môi trường bảo vệ hoặc chân không. Sưởi ấm trong bồn nước muối mang lại bề mặt sạch sẽ, nhưng có thể gây hư hỏng bề mặt làm giảm độ bền mỏi, điều này không thể chấp nhận được đối với các lò xo quan trọng.

Các tài sản cuối cùng được xác định bởi các điều khoản của kỳ nghỉ. Các chế độ ủ nên được lựa chọn có tính đến mục đích và điều kiện tải của các phần tử đàn hồi khi vận hành. Đối với hầu hết các lò xo, việc tôi luyện được thực hiện ở nhiệt độ cung cấp các giá trị cao của giới hạn đàn hồi: thép carbon- 200-250 ° С; hợp kim - 300-350 ° С.

Để tránh những thay đổi không mong muốn trong cấu trúc (sự đông tụ của cacbua, v.v.), chế độ ủ cần được quy định chặt chẽ về nhiệt độ trong thời gian.

Đối với lò xo hoạt động dưới tải trọng động, đặc biệt nguy hiểm khi xảy ra đứt gãy giòn đột ngột hoặc chậm, thì mức độ dẻo và khả năng chống đứt giòn cũng có tầm quan trọng quyết định đối với việc lựa chọn chế độ tôi luyện. Về vấn đề này, nhiệt độ ủ tăng lên trên tương ứng với giới hạn đàn hồi cao nhất.

Giới hạn đàn hồi, độ dẻo dai và độ bền mỏi cao hơn đạt được bằng cách làm cứng đẳng nhiệt thép lò xo để có được cấu trúc bainite thấp hơn, được giải thích bằng một cấu trúc con khác, trong đó không có mactenxit liên kết. Và việc tôi luyện bổ sung các loại thép này ở nhiệt độ gần với nhiệt độ hình thành của bainite thấp hơn càng làm tăng tính chất lò xo của thép. Quá trình này được gọi là quá trình dập tắt đẳng nhiệt kép. Cần lưu ý rằng sự hiện diện của bainite trên là không thể chấp nhận được, vì nó làm suy yếu toàn bộ phạm vi thuộc tính.

Khi làm cứng và tôi luyện lò xo phải đưa ra các biện pháp làm giảm sự biến dạng của chúng. Việc duỗi thẳng tiếp theo của các phần tử đàn hồi là không mong muốn, vì nó gây ra sự xuất hiện của ứng suất dư và sự suy giảm tính chất.

Các biện pháp giảm biến dạng được phát triển cho các loại và kích thước cụ thể của lò xo. Khi bạn có thể sử dụng các kỹ thuật như đặt lò xo đồng đều trong lò; thiết bị cố định hình dạng và kích thước của lò xo trong quá trình gia nhiệt và làm mát (Hình 2); ủ trên trục gá. Biện pháp khắc phục hiệu quả biến dạng được giảm bớt bằng cách làm cứng đẳng nhiệt.

Lúa gạo. 2. Máy làm cứng lò xo nén:

1 - lò xo; 2 - trục gá

Chế độ xử lý nhiệt và tính chất cơ học(tối thiểu) thép lò xo mục đích chung.

lớp thép	Điểm quan trọng, ° С		Chế độ làm nguội và ủ			Tính chất cơ học
	Ac1	Ac3	Tzak, ° С	phương tiện dập tắt	Tamp, ° С	σ trong, MPa	σ 0,2, MPa	δ, %	ψ, %
65	727	782	840	bơ	470	800	1000	10	35
85	730	-	820	bơ	470	1000	1150	8	30
U10A	730	-	770-810	bơ	300-420	-	-	-	-
65G	-	-	830	bơ	470	800	1000	8	30
55S2	775	840	870	bơ	470	1200	1300	6	30
60C2	750	820	870	bơ	470	1200	1300	6	25
50HG	750	775	850	bơ	470	1200	1300	7	35
50HGR	750	790	850	bơ	470	1200	1300	7	35
50HFA	-	-	850	bơ	470	1100	1300	8	35
60S2N2A	-	-	870	bơ	470	1350	1500	8	30
70S3A	-	-	850	bơ	470	1500	1700	6	25

Công nghệ xử lý nhiệt mùa xuân

Theo thiết kế và điều kiện vận hành, lò xo của các thiết bị vận chuyển đại diện cho một nhóm các phần tử đàn hồi riêng biệt. Lò xo lá phải có khả năng chịu tải trọng tĩnh và tuần hoàn cao, chống mỏi, lún và mài mòn. Uốn theo chu kỳ là loại tải chủ yếu.

Dữ liệu thực nghiệm cho thấy rằng Thành phần hóa học thép lò xo (ngoại trừ hàm lượng cacbon) có ảnh hưởng nhẹ (trong vòng 10-15%) đến các đặc tính của độ bền chu kỳ. Mục đích chính của hợp kim thép lò xo là để đảm bảo độ cứng hoàn toàn của các tấm lò xo. Đồng thời, các nguyên tố hợp kim rẻ và không khan hiếm được sử dụng, làm tăng độ cứng của thép.

Để sản xuất lò xo, GOST 14959–79 cung cấp 25 loại thép. Trong sản xuất lò xo ô tô, họ chủ yếu sử dụng thép 60S2 (55S2), 60KhGS, 50KhG (50KhGA) và ở mức độ thấp hơn (đối với lò xo ô tô du lịch) thép 50KhGFA và 50KhFA. Một số công trình đã cho thấy triển vọng của thép 55KhGR chứa 0,001–0,003% V.

Các đặc điểm công nghệ chính của thép lò xo là xu hướng quá nhiệt và khử cặn.

Quy trình công nghệ sản xuất lò xo lá đang được áp dụng tại hầu hết các nhà máy bao gồm chặt các dải cán nóng thành các ô trống đã được đo lường, các công đoạn hoàn thiện (vắt kiệt nút cố định, đột lỗ để siết bu lông, uốn đầu, uốn tai), gia nhiệt xử lý, trong đó các dải được uốn cong, bắn pening (hai mặt hoặc ít nhất là từ mặt lõm), dự thảo và kiểm soát. Các hoạt động hoàn thiện (làm trống) được thực hiện với việc gia nhiệt cục bộ từng phần riêng lẻ của tấm lò xo trong các thiết bị gia nhiệt khí có rãnh hoặc bằng cảm ứng.

Sơ đồ dòng chảy của dây chuyền xử lý nhiệt hoàn toàn của lá lò xo được thể hiện trong Hình. 3.

Lúa gạo. 3. Sơ đồ công nghệ của dây chuyền nhiệt luyện lá vông:

1 - lò băng tải để gia nhiệt để làm cứng; 2 - băng tải lò nung cứng; 3 - trống làm cứng hibo; 4 - băng tải của thùng đông cứng; 5 - lò tôi luyện; 6 - băng tải của lò tôi luyện; 7 - két nước; 8 - thùng dầu

Để sưởi ấm cho quá trình làm cứng, lò nung khí hoặc dầu, cũng như lò điện được sử dụng. Để tăng năng suất của dây chuyền, gia nhiệt cưỡng bức được sử dụng, điều này tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ đáng kể giữa lò nung và kim loại được nung nóng.

Có tính đến các giới hạn nhiệt độ gia nhiệt cho phép với độ chính xác thực tế có thể của việc duy trì nhiệt độ trong lò và tốc độ băng tải đi qua lò, nhiệt độ lò được duy trì trong phạm vi 980–1000 ° С đối với các tấm làm bằng thép 60S2 và trong khoảng 880–900 ° С đối với thép 50KhG. Trong trường hợp này, thời gian gia nhiệt các tấm có độ dày 6–10 mm để làm cứng được chọn trong khoảng 10–25 phút.

Các tấm đã được nung nóng được đặt trong một con tem làm cứng hibo được lắp trên một trống nhiều vị trí (8–12 vị trí). Con tem được đóng lại và do đó tờ giấy có thể linh hoạt; trống quay, nhúng tấm vào dầu làm nguội. Để ngăn chặn sự biến dạng của tấm, thời gian làm mát của chúng trong khuôn phải là 40–60 s. Từ khuôn làm cứng, các tấm được chuyển đến một băng tải để di chuyển chúng từ thùng dầu đến lò tôi.

Việc giải phóng các tấm được thực hiện trong lò băng tải điện với việc đặt các tấm lên mép vuông góc với hướng chuyển động của băng tải. Nhiệt độ tôi luyện cho thép 60S2 và 60KhG tương ứng với 450–480 ° C. Có tính đến mật độ cao của các tấm xếp chồng trên băng tải và chênh lệch nhiệt độ giữa khu vực của cặp nhiệt điện và kim loại, nhiệt độ trong lò được duy trì trên nhiệt độ đặt trước của kim loại từ 100–150 ° C; thời gian của kỳ nghỉ là 45–50 phút. Sau khi tôi luyện, các tấm được làm nguội trong nước (trong thiết bị vòi sen), điều này giúp tăng tốc chu trình công nghệ và cũng giúp loại bỏ xu hướng tôi luyện độ giòn của loại thứ hai.

Các tấm được làm nguội và tôi luyện kép. Quá trình làm cứng đầu tiên (sơ bộ qua) được thực hiện để tăng cường lõi của tấm và chuẩn bị cấu trúc ban đầu để trong quá trình làm cứng (bề mặt) thứ hai bằng cách sử dụng gia nhiệt cảm ứng tốc độ cao, các từ cứng bề mặt đạt được độ sâu 0,15-0,2 của độ dày của tấm với Austenit hạt rất mịn (14-15 điểm theo GOST 5639-82). Với việc gia nhiệt bề mặt để làm cứng lần thứ hai, lõi của tấm được tôi luyện đến độ cứng HRC 38–40.

Sự hiện diện của một hạt mịn kết hợp với ứng suất nén dư cao trong lớp cứng bề mặt có độ cứng HRC 58-59 và sự làm cứng của lõi đối với độ cứng HRC 38-40 mang lại khả năng chống chịu cao của tấm đối với tải trọng tĩnh và tải trọng chu kỳ.

Trong dây chuyền xử lý nhiệt tự động theo phương pháp mới, các tấm lò xo dày 18 mm làm bằng thép 60S2 được di chuyển qua các cuộn cảm và dàn phun nằm nối tiếp. Dây chuyền này cũng được sử dụng để đùn các nút định tâm và uốn các tấm.

Việc sử dụng phương pháp mới giúp tăng độ bền của lò xo, giảm tiêu hao kim loại và tự động hóa hoàn toàn quá trình xử lý nhiệt.

Xử lý cơ nhiệt lò xo và lò xo

Với xử lý cơ nhiệt nhiệt độ cao(HTMO) của thép lò xo, nhiệt độ Austenitizing được lấy cao hơn AC3 100–150 ° C, mức độ biến dạng là 25–60% với mức giảm đồng thời và lên đến 70% với biến dạng phân đoạn. Các chế độ tối ưu của HTMT được chọn theo kinh nghiệm cho từng sản phẩm. Kết quả của HTMT, đạt được sự gia tăng độ bền tĩnh và mỏi (bao gồm cả chu kỳ thấp), khả năng chống đứt gãy, độ dẻo và độ dai va đập; giảm nhiệt độ của ngưỡng độ giòn nguội, loại bỏ độ giòn do nhiệt độ có thể đảo ngược và giảm hiện tượng lún hydro khi áp dụng các lớp phủ chống ăn mòn điện.

Sự gia tăng phức hợp của các đặc tính trong quá trình HTMT đã được thiết lập cho nhiều loại thép lò xo với các mức độ hợp kim khác nhau: silicon (55S2, 60S2), crom-mangan (50KhGA), thép cấp 50KhFA, 45KhN2MFA, v.v. vanadi, molypden, zirconi, niobi, v.v. (các loại thép 50KhMF, 50Kh5SMZF, v.v.).

Với HTMT, có thể sử dụng các sơ đồ biến dạng khác nhau (cán, kéo, đùn, dập), nhưng do tính dị hướng của quá trình cứng, điều cần thiết là hướng đạt được cường độ tối đa trùng với hướng hoạt động của ứng suất tối đa trong quá trình vận hành, tức là, sơ đồ của các ứng suất chính trong quá trình HTMT và trong quá trình vận hành phải gần nhau.

Một lợi thế quan trọng của HTMO, mở rộng phạm vi ứng dụng của nó, là tính kế thừa của cấu trúc con được tạo ra bởi phương pháp xử lý này, ngay cả sau khi làm cứng lại.

Một phương pháp đầy hứa hẹn để gia công thép lò xo là làm cứng bổ sung bằng cách biến dạng dẻo nguội, được thực hiện sau HTMT.

Kết quả là nghỉ cuối cùngở 250 ° C, các đặc tính độ bền của thép được giữ lại và độ dẻo của nó tăng lên.

Xử lý cơ nhiệt nhiệt độ thấp(NTMO) cho phép có được một bộ đặc tính lò xo cao trên thép cacbon (U7A) và thép hợp kim (70S2KhA, v.v.), có liên quan đến sự kế thừa cấu trúc lệch của austenit bị biến dạng bởi mactenxit và với sự phát triển của biến đổi bainitic trong quá trình biến dạng dẻo. Giới hạn đàn hồi tăng mạnh nhất sau LHMT. Theo quy luật, hiệu quả làm cứng với HTMT cao hơn so với HTMT. Từ quan điểm của việc triển khai thực tế, NTME là một quá trình phức tạp hơn.

Các tính chất của thép sau LHMT, đặc biệt là giới hạn đàn hồi và khả năng chống giãn, có thể tăng lên nhiều hơn nữa khi biến dạng dẻo nguội với mức giảm 10% và lão hóa.

Độ ổn định của kết cấu phụ và độ ổn định của quá trình cứng khi nung thép sau LHMT thấp hơn đáng kể so với sau HHMT. Sự cứng lại gần như loại bỏ hoàn toàn tác dụng của HTMT.

Nhược điểm của HTMT là tăng độ cứng thường đi kèm với giảm độ dẻo, tăng độ nhạy với bộ tập trung ứng suất.