Из какого материала делают пружины. Как сделать пружину из проволоки. Тракторный обод для тахты

Пружины очень часто используются при создании различных механизмов и конструкций. Их изготовлением занимаются специальные производства, поскольку только соблюдение всех технологических процессов может обеспечить нормальное функционирование пружины.

Тем не менее, изготовление пружин возможно и в домашних условиях. Для этого понадобиться изготовить несложное приспособление и подобрать правильный материал.

Подготовительный этап

Чтобы пружин отвечала необходимым требованиям, необходимо правильно выбрать материал. На производстве обычно используют сплавы цветных металлов, а также специальную легированную проволоку. Можно сделать маленькую пружину из другой пружинки, имеющей большей диаметр и размер.

Кроме того, необходимо подготовить оборудование и инструменты:

• газовая горелка для разогрева проволоки перед намоткой и последующего нагрева перед закалкой. В домашних условиях можно воспользоваться обычной газовой плитой, если снять с нее конфорки;
• тиски для фиксации оправки и слесарный инструмент;
• печь, пригодная для термической обработки пружины.

Если вы хотите изготовить пружину из проволоки, толщина которой менее 2 мм, то можно обойтись и без термической обработки. Скрутить пружину из более толстой проволоки без нагрева будет достаточно сложно.

Процесс изготовления

Чтобы изготовить проволоку нужного диаметра, потребуется взять оправку чуть меньшего размера. Это связано с тем, что после снятия пружины, она немного увеличивается в диаметре.

Все работы можно разделить на несколько этапов:

1. Подготовка проволоки к намотке. Для получения лучшего результата, проволоку необходимо прокалить в печи. Металл должен раскалиться до красна, не вынимайте его до полного остывания.
2. Проволоку необходимо намотать на оправку. Витки должны плотно прилегать друг к другу.
3. Чтобы пружина сохранила форму, ее следует закалить. Для этого ее нагревают до светло-красного цвета, а затем опускают в техническое масло. Можно использовать трансформаторное или веретенное масло.
4. После проведения закалки пружину нужно зафиксировать в сжатом положении и оставить ее на один или два дня.

У готовой пружины следует обточить концы на точильном круге, после этого работы по изготовлению пружины можно считать законченными.

Если у вас возникла необходимость в небольшой пружине, то ее можно изготовить самостоятельно. Но более крупные экземпляры лучше приобретать в специализированных магазинах.

Как Сделать Пружину Своими Руками из Проволоки смотрим в видео:

В настоящее время в магазинах можно без проблем приобрести практически любые необходимые в домашнем хозяйстве изделия. В то же время внимание и творческие усилия самодеятельных конструкторов всё больше направляются на технически сложные объекты: тракторы, вездеходы, легковые автомобили и даже самолёты. Меняется и подход самодельщиков к реализации задуманных проектов; их не пугает необходимость самостоятельного изготовления сложных и точных деталей, к которым к тому же могут предъявляться жёсткие требования по прочности. Одним из таких типичных элементов, присутствующих практически во всех энергоёмких конструкциях, являются винтовые цилиндрические пружины растяжения или сжатия. В связи с этим многим нашим читателям будет интересно и, надеемся, полезно ознакомиться с методикой, разработанной украинским инженером В.В.Виниченко, которая поможет изготовлению ответственных пружин с необходимым качеством и точностью.

Предлагаемый способ навивки винтовых цилиндрических пружин реализуется на токарно-винторезном станке при помощи специального приспособления, состоящего из оправки и копира. В патроне станка крепится оправка с зацепом в виде отверстия в торце фланца для фиксирования начала пружинной проволоки. В резцедержатель устанавливается державка с копиром. Копир - это вал с нарезанной винтовой канавкой переменного шага, который свободно вращается в двух подшипниках. Канавки в начале и в конце копира обеспечивают навивку поджатых витков пружины, а центральная часть - навивку рабочих витков с необходимыми шагом и диаметром.

Державка копира представляет собой конструкцию, сваренную из 40-мм стальной пластины, усиленную ребром из 10-мм полосы, и двух корпусов подшипников. Правый корпус приварен к пластине, а левый крепится болтами М12 (для обеспечения возможности замены копира}. Конкретные чертежи на державку не представлены, поскольку они диктуются типом токарно-винторез-ного станка и размерами навиваемой пружины. Изготовление пружины производится в следующей последовательности. Сначала заготовка - мерный отрезок проволоки отогнутым под 90° концом длиной 4 - 5 d пропускается снизу под копиром и устанавливается в отверстие-зацеп оправки. Затем копир поворачивается вручную до совпадения начала канавки с положением проволоки. Её натяг и постоянный контакт с винтовой канавкой копира обеспечиваются значительным сопротивлением изгибу пружинной стали заготовки. Процесс формирования пружины начинается включением шпинделя станка на минимальных оборотах. Проволока навивается на оправку, а шаг задаётся винтовой канавкой вращающегося в подшипниках копира.
Ниже приводится методика расчёта параметров оправки и копира, обеспечивающих необходимые размеры пружины.

Принятые обозначения при проведении расчётов

Исходные данные {размеры пружины):
п - число рабочих витков;
п. - полное число витков;
t - шаг рабочей части;
Do - внутренний диаметр;
Dcp - средний диаметр.
Параметры копира:
I - длина рабочей части;
DKon - внутренний диаметр канавки;
DHJ1 - диаметр нейтральной линии витков, навиваемых на оправку;
к - ОипЮкоп - поправочный коэффициент;
Т - шаг винтовой линии рабочей части;
Т - шаг винтовой линии заходной и выходной частей.
Оправка:
d -диаметр.
Промежуточные расчётные величины;
L - длина одного витка пружины без учёта шага;
D - средний диаметр витков пружины, навитых на оправку;
X - табличный коэффициент для определения нейтральной линии при изгибе;
B - коэффициент, учитывающий пружинные свойства проволоки;
попр -число рабочих витков пружины, навиваемых на оправку с учётом упругости проволоки;
L1 -длина проволоки, проходящей по рабочей части копира;
L2 - длина проволоки рабочих витков пружины, навитых на оправку;
L3 - длина проволоки, навитой на оправку с учётом поджатых витков;
Lч - длина проволоки пружины согласно чертежу.

Решающее значение при расчёте имеет величина, учитывающая упругость проволоки при изгибе. Она используется при определении диаметра оправки и количества витков поп. Для определения значения этой величины рекомендуется следующая последовательность. В первом приближении изготавливается оправка диаметром D , На токарно-винторезном станке на оправку навивается 5 - 10 витков проволоки с шагом подачи, приблизительно равным шагу пружины. При этом в резцедержатель устанавливается специальный ролик с канавкой. После навивки определяется угол раскручивания всех витков пружины а вычисляется угол, приходящийся на один виток а.1 и в заключение - коэффициент В = а1 /360°/, учитывающий упругость проволоки из заданного материала.

Ниже приведена методика на примере расчёта размеров копира и оправки для навивки пружины из стали 60С2А-В-1-ХН ГОСТ 14963-78 с параметрами: п = 9; nt = 11; t = 14 мм; Do = 42 ± 0,9 мм; d= 8 мм; Dср=50 мм.

При заданных размерах пружины по вышеописанной методике экспериментально установлено увеличение дуги окружности одного витка на 30° после снятия с оправки диаметром 42 мм, что соответствует увеличению длины витка в 1,083 раза (В = 30° 360° = 0,083). Исходя из этого,
Dcp.onp. = (L - ВL/ тт = L (1 - В)/тт = 157x0,917/3,14 = 46 мм,
где L = тт Dcp = 3,14x50 = 157 мм;
d опр. = Dcp.onp.- d = 46 - 8 =38 мм
nопр = 1,083п + 0,25 = 1,083 + 0,25=~10
где 0,25 - добавочная часть витка с учётом допуска числа рабочих витков.
Диаметр нейтральной линии витка на оправке (рис. 2) вычисляется по формуле:
D нл. = d опр + 2d X.
X - определяется по таблице в зависимости от соотношения donp/2d (в нашем случае 38/ (2x8) = 2,375)
Методом интерполяции и вычисляем X = 0,458 и округляем до 0,46.
Тогда Dнл.45,36 мм.
DKOn в первом приближении принимается равным Do = 42 мм.
Тогда коэффициент к = Dил /Dкоn -45,36/42 = 1,08.
Длина рабочей части копира: = t-n = 14x9 = 126 мм.

Расчётный шаг рабочей части копира:
Т = |/(попр к) = 126/(10x1,08) = 11,67 мм.
Полученный расчётный шаг рабочей части копира округляется до ближайшего шага подачи токарно-винторезного станка (Т = 12 мм), чтобы обеспечить возможность нарезки винтовой канавки. Для сохранения заданного шага пружины внутренний диаметр канавки копира пересчитывается из условия выбранного шага копира:
k = l/(Tnonp) = 126/(12x10) = 1,05.
Тогда DКОП. = Dн л/н = 45,36/1,05 =43,2 мм.

Число витков заходной и выходной частей копира выбрано равным 1,5. Шаг канавки этих частей определяется по экспериментально установленной формуле:
Tn = 0,875d = 0,875x8 = 7 мм, и принимается равным ближайшему шагу подачи на станке (7 мм).
Заходная и выходная части привариваются к оси копира или крепятся двумя штифтами диаметром 8 мм и двумя винтами М8. Сопряжение канавок заходной и выходной частей копира с канавкой рабочей части обрабатывается вручную соответствующим напильником, обеспечивая плавность перехода. Материал копира - сталь 45, термообработка - закалка до твёрдости HRC38...42.
Для проверки расчётов определяется длина проволоки:

L1= DKon тт 1/Т = 43,2x3,14x126/12 = 1425 мм и сравнивается с длиной проволоки:
L2 = D нл. тт п опр. = 45,36x3,14x10 =1425 мм.
Также сравнивается длина проволоки:
L3 = D нл. тт (п опр. + 2x1,083) =45,36x3,14(10+2x1,083) = 1733 мм

с длиной проволоки:
Lч = (Do +2d X) тт n = (42 + 2x8x0,46) хЗ,14х11 = 1705 мм.
При правильном расчёте погрешность Лямда не должна превышать 2,5%. В нашем случае:
Лямда= (L3 - Lч) 100%/L4 = (1733 - 1705)100/1705 = 1,6%.

Чаще всего вопрос о том, как сделать пружину самостоятельно, используя для этого подручные средства, не возникает. Однако бывают ситуации, когда пружины требуемого диаметра нет под рукой. Именно в таких случаях возникает потребность в изготовлении этого элемента своими руками.

Конечно, пружины для ответственных механизмов, работающих в интенсивном режиме, лучше всего изготавливать в производственных условиях, где есть возможность не только правильно подобрать, но и соблюсти все параметры технологического процесса. Если же нестандартная пружина вам требуется для использования в механизме, который будет эксплуатироваться в щадящем режиме, то можно сделать ее и в домашних условиях.

Что потребуется

Чтобы сделать пружину своими руками, подготовьте следующие расходные материалы и оборудование:

• стальную проволоку, диаметр которой должен соответствовать размеру поперечного сечения витков вашего будущего пружинного изделия;
• обычную газовую горелку;
• инструмент, который обязательно есть в каждой слесарной мастерской;
• слесарные тиски;
• печь, в качестве которой может быть использовано и нагревательное устройство бытового назначения.

Проволоку, если ее диаметр не превышает 2 мм, можно не подвергать предварительной термической обработке, так как ее легко согнуть и без этого. Перед тем как наматывать такую проволоку на оправку требуемого диаметра, ее необходимо разогнуть и тщательно выровнять по всей длине намотки.

Выбирая диаметр оправки, следует учитывать размеры пружины, которую вы собираетесь сделать в домашних условиях. Чтобы компенсировать упругую деформацию проволоки, диаметр оправки выбирают несколько меньше, чем требуемый размер внутреннего поперечного сечения будущего изделия.

В том случае, если диаметр проволоки, из которой вы своими руками собираетесь сделать пружину, больше 2 мм, ее необходимо предварительно отжечь, так как без такой процедуры выравнивать ее и навивать на оправку будет затруднительно.

Пошаговая инструкция

Первое, что необходимо сделать, если вы собираетесь изготовить пружину своими руками, – это подобрать материал для такого изделия. Оптимальным материалом в данном случае является другая пружина (главное, чтобы диаметр проволоки, из которой она изготовлена, соответствовал поперечному сечению витков пружины, которую вам надо сделать).

Отжиг проволоки для пружины, как уже говорилось выше, позволит вам сделать ее более пластичной, и вы без особого труда сможете выровнять ее и намотать на оправку. Для выполнения такой процедуры лучше всего использовать специальную печь, но если таковой нет в вашем распоряжении, то можно воспользоваться любым другим устройством, растапливаемым дровами.

В такой печи необходимо разжечь березовые дрова и, когда они прогорят до углей, положить в них пружину, проволоку от которой вы собираетесь использовать. После того как пружина раскалится докрасна, угли надо сдвинуть в сторону и дать нагретому изделию остыть вместе с печью. После остывания проволока станет значительно пластичней, и вы без труда сможете работать с ней в домашних условиях.

Ставшую мягкой проволоку следует тщательно выровнять и начать наматывать на оправку требуемого диаметра. При выполнении такой процедуры важно следить за тем, чтобы витки располагались вплотную друг к другу. Если вы никогда не занимались намоткой пружин ранее, можно предварительно посмотреть обучающее видео, которое несложно найти в интернете.

Шаг 4

Чтобы ваша новая пружина обладала требуемой упругостью, ее необходимо закалить. Такая термическая обработка, как закалка, сделает материал более твердым и прочным. Для выполнения закалки готовую пружину надо нагреть до температуры 830–870°, для чего можно использовать газовую горелку. Ориентироваться на то, что требуемая температура закалки достигнута, можно по цвету раскаленной пружины: он должен стать светло-красным. Чтобы точно определить такой цвет, также ориентируйтесь на видео. После нагрева до требуемой температуры пружину необходимо охладить в трансформаторном или веретенном масле.

После закалки пружину следует выдержать в сжатом состоянии на протяжении 20–40 часов, а затем обработать ее концы на точильном станке, чтобы сделать изделие требуемого размера.

После выполнения всех вышеописанных процедур пружину, которую вы сделали своими руками, можно начинать использовать по назначению.

prim2005 26-01-2013 15:19

Помогите кто чем может

Вот такая

forests spirit 26-01-2013 15:26

Всякие хитрые пружинки делал из пружин от матраса -плюсы в бОльшем диаметре витков-меньше неровностей в итоге. По закалке ничего сказать не могу, не пробовал.

Trident8 26-01-2013 15:27

Нагреть тщательно до красного цвета 810-830 - и в масло. Потом отпустить в духовке при 200 минут 20 - и на воздух. Проверить, если не понравится результат - немного изменить режим в ту или иную сторону.

Romario_omsk 26-01-2013 15:36

когда собирал гриндер встал вопрос по пружине, т.к. от тормозных колодок была слишком длинная, я ее пополам порезал, потом отогнул виток и накалил его на газовой горелке (типа карандаша площадь не большая ей больше не надо), сформовал на горячую "петлю" после чего "закалил" опустив в воду, т.к. не каленая была слишком мягкой....
НО без отпуска она стала хрупкой и обломилась....
тогда повторил процедуру с другой и сделал "отпуск" также, что бы не испортить всю пружину карандашом довел до цветов побежалости и остудил на воздухе....
работает нормально....
у Вас деталь побольше площадью, зато калить и отпускать целиком можно отпустить в духовке, но и нагревать необходимо либо в горне, либо горелкой побольше....

prim2005 26-01-2013 15:36

Из готовой пружины делать, у меня здоровья не хватает, радиусы изгибов ок. 3мм.
Пробовал калить с отпуском - ломается при первой же попытке сжать или растянуть. 200 град. наверное маловато

alex-wolff 26-01-2013 15:38

quote: Originally posted by Trident8:

Потом отпустить в духовке при 200 минут 20 - и на воздух. Проверить, если не понравится результат - немного изменить режим в ту или иную сторону.

Шалим 26-01-2013 16:29

У попа была... Короче, была хитрая пружинка, но я её по ходу где-то пролюбил. Подобрать другую нереально, нужно делать. Попробовал из обычной витой пружинки выгнуть, как то не очень получается. Отжег заготовку, выгибать получается веселее, но нужно калить. Вот и вопрос: как в домашних условиях при минимуме теплового оборудования закалить правильно пружинку.
Диаметр прутка 1,5мм, габаритный размер пружины 40мм Х 15мм (в одной плоскости).
Помогите кто чем может

Из какого металла пружина то?

prim2005 26-01-2013 16:40

quote: Из какого металла пружина то?

dru029 26-01-2013 16:56

quote: Originally posted by prim2005:

Самая распространенная - Х.З.

TEA737 26-01-2013 17:13

quote: Originally posted by Шалим:

Из какого металла пружина то?

Va-78 26-01-2013 17:51

Учитывая что вопрос на удивление часто повторяется, зацытирую сам себя - из того что в ПМ общался:

%username% привет!
Обыкновенные застегивающиеся булавки очень хорошо подходят для изготовления всяких мелких пружинок типа ножевых. За счет того что они выпускаются в разных размерах и с разной толщиной прутка, почти всегда можно подобрать себе нужное. Плюс, если их расклепывать чуть-чуть, то можно получать плоские пружинки - тоже иногда полезно.

Суть: берем булавку, нагреваем ее на газовой плите до красного (даже чуть в оранжевый) цвета и аккуратно распрямляем плоскогубцами. Пусть булавка остынет сама собой - она тогда стенет мягкая. Получится более-менее прямой прутик.
Далее, когда железка мягкая, откусываем кусачками ненужные нам ушко и острие. Еще раз нагреваем (до того-же цвета) и на какой-нибудь наковаленке (напр. плоская часть блина гантели) осторожно молоточком выпрямляем прутик окончательно. Он нагретый очень легко деформируется, поэтому тюкаем помаленьку.
Когда мы совершенно выпрямили железку, измеряем и выгибаем нужную форму пружины с помощью плоскогубцев. Перед сгибанием, хорошо будет еще раз нагреть и естественно остудить - там пружина послужит дольше, поскольку этим мы подстрахуемся от возможного появления микротрещин.
Теперь, когда прутику придана нужная форма, нужно вернуть ему пружинные свойства. Для этого, опять разогреваем его до уже знакомого цвета и резко охлаждаем. Можно охладить просто в воде.
После этого, наша заготовка будет очень твердой, но хрупкой. Поэтому, берем мелкую наждачку (прим. #300-400) и зачищаем деталь от окалины - так, чтобы видеть блестящий металл.
Снова подностим к огню - на этот раз не прямо в пламя, а чуть со стороны. Задача - уловить тот момент, когда по пружинке покатится цветовая волна, т.н. "побежалость". Нас интересует желтый цвет.
Как только железка чуть пожелтела (не от "накаливания", а именно "от нагрева") - тут-же ее в сторону и даем естественно остыть.
Все, сталь снова приобрела пружинные свойства.

Если желательно получить нержавеющую пружинку, то после нагрева опускаем деталь в любое машинное масло, чтобы она там совсем остыла (прутик тонкий и это буквально минута времени). Затем ее нужно подержать над пламенем, на такой высоте, где загорится масло. Важно не перегреть, иначе пружина будет слишком слабой. Т.е. помещаем высоко над огнем, и потом понемногу опускаем (сначала масло задымиться - это хороший знак, значит рядом уже) - как вспыхнуло - пару-тройку секунд выдерживаем и железку в сторону от огня. Когда масло сгорит, оно образует прочную пленку на металле, которая не позволит ему окисляться. Чтобы еще усилить этот эффект, разводим пару капелек эпоксидки, и смочив в ней кусочек тряпочки или кожи, протираем нашу готовую пружину. Эпоксидка зацепиться за слой сгоревшего маса насмерть, а за счет тонкого-претонкого слоя,не будет трескаться. Это усилит антикоррозийные свойства.

Вот в общем и все. Дольше описать чем делать.
Да, - если диаметров булавок не хватает, то можно таким-же способом обрабатывать и любые другие тонкие пружинистые ништяки - например отличные результаты дают пружины с советских раскладушек . Одна выпрямленая пружина оттуда - это прим. 40см. прутка.
С первого раза у вас наверное не получится, но пара попыток (чтобы глаз привык ловить цвет и время нагрева) и все будет ОК.

Дьявольски vаш...

П.С. технология многократно опробована, но использовал только старые булавки, сейчас китайцы могут делать из черт знает чего - покупал китайские иголки - гнутся как пипец. Есть смысл потрошить "бабушкины запасы", а то бяка совсем.

Шалим 26-01-2013 17:53

quote: Originally posted by TEA737:

У буржуев 1095 самая распространенная, у нас вероятно У8-У10 судя по составу.С ув

Я имел в виду Т.С. из какой железки хочет пружину сделать.
У8 так калится на пружину, 60с2а - по другому, 65г по третьему.
А то смотрю спецы уже насоветовали. Нагрей, окуни в масло...)))))

Va-78 26-01-2013 18:19

quote: У8 так калится на пружину, 60с2а - по другому, 65г по третьему.

Шалим 26-01-2013 18:25

Ну да, с температурой хрен угодаешь, ибо такой деаметр на газу раскалится мгновенно до неконтролируемо высокой температуры. Чё то я этот момент упустил из виду))))Тут уж только методом научного тыка, по другому ни как.

Romario_omsk 26-01-2013 20:07

VA прав, цвет который он назвал желтым я бы назвал соломенным...

Шалим 26-01-2013 20:18

Пружину отпускать до фиолетового - около 400 гр. Меньше низззя - лопнет)))

Trident8 26-01-2013 20:32

Я дал режим для 65Г. Температуру отпуска можно и до 400 повысить, если ломаться будет.

max12312 26-01-2013 20:38

alex-wolff 26-01-2013 20:46

quote: Originally posted by max12312:

чтобы не зевнуть побежалость на такой мелкой детали. я зачищенную после закалки железячку кладу на болваночку 10мм стальную чёрноржавую)) и грею болванку, цвет пойдёт очень не спеша и вы не напрягаясь получите то что надо

Шалим 26-01-2013 20:49

Ну дык так и клинки тонкие калят, вот тока дома на газу отпустить, нагреть болванку хватит, а на закалить - вряд ли. Да и сечение настолько мало, что повторить вряд ли удастся, так как углерод выгорит моментом.

max12312 26-01-2013 21:12

quote: у дык так и клинки тонкие калят,

Шалим 26-01-2013 21:35

quote: я Вам говорил о плавном, равномерном отпуске без лишних усилий, ибо правильный отпуск для пружины критичен. а закалить можно классически.1,5 не такая уж и тонкая деталь, закалку таких мелких деталюх я обычно делаю так привязываю тоненькой проволокой и грею горелочкой прям над закалочной средой (налитой в высокую пивную банку)и как нагрелось просто роняю деталь в банку.С уважением.

Я про закалку в горне))))
Кстати при нагреве под закалку, тоже не стоит форсировать события)))))

max12312 26-01-2013 21:44

quote: Я про закалку в горне))))
Кстати при нагреве под закалку, тоже не стоит форсировать события)))))

Шалим 26-01-2013 21:57

quote: есть у меня чудеснейшая книга..справочник термиста.. очень помогает, вот только тонкости у всех свои.

Пружины – упругие элементы конструкций, служащие для накопления или рассеяния механической энергии. Они окружают нас со всех сторон — под клавишами клавиатуры компьютера, в подвеске автомобиля и в подъемном механизме дивана. Наиболее распространены витые пружины сжатия. Существует несколько способов сделать их.

Витые пружины сжатия

Упругие элементы могут иметь различные пространственные формы. Исторически первыми пружинами освоенными человеком, были листовые. Их и сегодня можно видеть — это рессоры у большегрузных грузовиков. С развитием технологий люди научились изготавливать более компактные витые пружины, работающие на сжатие. Кроме них, используются и пространственные упругие элементы.

Особенности конструкции

Такие пружины при работе принимают нагрузку вдоль своей оси. В начальном положении между их витками существуют просветы. Приложенная внешняя сила деформирует пружину, длина ее уменьшается до тех пор, пока витки не соприкоснуться. С этого момента пружина представляет собой абсолютно жесткое тело. По мере уменьшения внешнего усилия форма изделия начинается возвращаться к первоначальной вплоть до полного восстановления при исчезновении нагрузки.

Основными характеристиками, описывающими геометрию детали, считают:

• Диаметр прутка, из которого навита пружина.
• Число витков.
• Навивочный шаг.
• Внешний диаметр детали.

Внешняя форма может отличаться от цилиндрической и представлять собой одну из фигур вращения: конус, бочку (эллипсоид) и другие

Шаг навивки бывает постоянный и переменный. Направление навивки – по часовой стрелке и против нее.

Сечение витков бывает круглым, плоским, квадратным и др.

Концы витков стачиваются до плоской формы.

Область эксплуатации

Шире других используются цилиндрические винтовые пружины постоянного внешнего диаметра и постоянного шага. Они применяются в таких областях, как

• Машиностроение.
• Приборостроение.
• Транспортные средства.
• Добыча полезных ископаемых промышленность.
• Бытовая техника.

и в других отраслях.

Требования к пружинам

Для эффективного функционирования работы требуются следующие свойства:

• высокая прочность;
• пластичность;
• упругость;
• износостойкость.

Чтобы обеспечить проектные значения этих параметров, требуется правильно выбрать материал, точно рассчитать размеры, разработать и соблюсти технологию изготовления.

Государственными стандартами определяются требования к изготовлению пружин. По допустимым отклонениям они относятся к одной из точностных групп:

• менее 5%;
• менее 10%;
• менее 20%.

Строгие требования предъявляются к точности соблюдения геометрии, чистоте поверхности.

Не соответствуют стандарту изделия с царапинами и прочими наружными дефектами, снижающими ресурс изделия и срок его эксплуатации

Требования к материалу

Прочностные параметры и отказоустойчивость изделия во многом определяются материалом, из которого его решили сделать. Металлурги выделяют в классификации сталей специальные рессорно-пружинные стали. Они обладают специфической кристаллической структурой, определяемой как химическим составом, так и проводимой термической обработкой изделий. Высоколегированные сплавы повышенной чистоты и высокого металлургического качества обеспечивают высокую упругость и пластичность, способны сохранять свои физико-механические свойства после многократных деформаций.

Популярность среди конструкторов механизмов приобрели пружинные сплавы 60С2А, 50ХФА и нержавейка 12Х18Н10Т

Особенности технологии

Технологический процесс изготовления упругих элементов зависит от технических требований, предъявляемых к конструкции. Сделать пружину не так просто, как обычную деталь, которая не должна обладать особыми упругими свойствами. Для этого требуется специальное оборудование и оснастка.

Навивка пружин с круглым сечением витка проводится следующими методами:

• Холодная. Применяется для малых и средних размеров (диаметр проволоки до 8 миллиметров).
• Горячая. Для больших диаметров.

После навивки упругие элементы подвергают различным видам термообработки. В ее ходе изделие приобретает заданные свойства.

Технология холодной навивки без закалки

Сначала необходимо сделать подготовительные операции. Перед тем, как из проволоки навивать заготовку, ее подвергают процедуре патентирования. Она заключается в нагреве материала до температуры пластичности. Такая операция готовит проволоку к предстоящему изменению формы.

В ходе операции навивки должны быть выдержаны следующие параметры:

• Внешний диаметр изделия (для некоторых деталей нормируется внутренний диаметр).
• Число витков.
• Шаг навивки.
• Общая длина детали с учетом последующих операций.
• Соблюдение геометрии концевых витков.

Далее проводится стачивание концевых витков до плоского состояния. Это необходимо сделать для обеспечения качественного упора в другие детали конструкции, предотвращения их разрушения и выскальзывания пружины.

Следующий этап технологического процесса — термообработка. Холодная навивка пружин предусматривает только отпуск при низких температурах. Он позволяет усилить упругость и снять механические напряжения, возникшие в ходе навивки.

Исключительно важно точно соблюдать проектный график термообработки, тщательно контролируя температуру и время выдержки.

После термообработки необходимо сделать испытательные и контрольные операции.

Далее по необходимости могут наноситься защитные покрытия, предотвращающие коррозию. Если они наносились гальваническим методом, изделия подвергаются повторному нагреву для снижения содержания водорода в приповерхностном слое.

Технология холодной навивки с закалкой и отпуском

Первые этапы технологии совпадают с предыдущим процессом. На стадии термообработки начинаются изменения. Она проводится в несколько этапов:

• Закалка. Заготовку нагревают до заданной температуры, выдерживают от 2 до 3 часов. Далее подвергают скоростному охлаждению, погружая в емкость с минеральным маслом или солевым раствором. В ходе стадии закалки заготовки должны находиться в горизонтальном положении. Это позволит избежать из деформации
• Отпуск. Заготовку нагревают до 200-300° и выдерживают несколько часов для снятия внутренних напряжений и улучшения упругих свойств.

Далее также проводятся измерительные и контрольные операции. Прошедшие контроль заготовки направляют на пескоструйную обработку для снятия окалины. При необходимости следует сделать также и дробеструйную обработку для повышения прочности поверхностного слоя металла.

Завершает процесс нанесение защитного покрытия.

Технология горячей навивки с закалкой и отпуском

Перед навивкой заготовку нагревают до температуры пластичности одним из следующих методов

• муфельная печь;
• газовая горелка;
• высокочастотный нагрев.

Термическая обработка включает в себя закалку и низкотемпературный отпуск.

Графики термообработки строятся исходя из свойств материала и размеров заготовки.

Чтобы сделать упругий элемент, требуется специализированное оборудование. Это навивочные станки. Сделать деталь можно и на обычном токарном станке, но потребуется его дооборудование специальной оснасткой. Средние и крупные серии изготавливают на полуавтоматических установках, работающих с минимальным вмешательством оператора. Сделать пружину из проволоки можно и вручную. Для этого также потребуется специальная оснастка.

На следующем этапе механической обработки торцы шлифуются на торцешлифовочных станках. При единичном производстве или малых сериях это можно сделать шлифовальном круге.

Термообработка проводится с применением оправок, предотвращающих деформацию изделия, в специализированных печах для закалки и отпуска. Обе операции можно сделать и в универсальной печи.

Для контроля качества используются нагрузочные установки и измерительные комплексы. При единичном производстве измерения можно сделать и универсальным инструментом.