Automobilová pružinová oceľ. Druhy pružinových ocelí, klasifikácia a použitie
Kazanská štátna technická univerzita pomenovaná po. A. N. Tupolev
Ústav letectva, pozemnej dopravy a energetiky
Katedra: „Náuka o materiáloch a štruktúra tvárniacich technológií“
Disciplína: „Náuka o materiáloch, časť 2“
Kurzy
Téma: „Pružinové ocele“
Dokončené:
Skontrolované:
Yelabuga, 2009
Plán:
1. Popis
2. Aplikácia
3. Označovanie a hlavné charakteristiky
4. Vlastnosť valcovania pružinovej ocele
5. Základné požiadavky na pružinovú oceľ
6. Charakteristika materiálu 68A
7. Literatúra
Popis:
Pružinová oceľ - oceľ určená na výrobu pružných prvkov (pružiny, listové pružiny a pod.)
Činnosť pružín, pružín a podobných dielov je charakteristická tým, že využívajú len elastické vlastnosti ocele. Veľké celkové množstvo elastickej deformácie pružiny (pružiny a pod.) je dané jej konštrukciou - počtom a priemerom závitov, dĺžkou pružiny. Pretože výskyt plastickej deformácie v pružinách nie je povolený, materiál takýchto výrobkov nemusí mať vysokú rázovú pevnosť a vysokú ťažnosť. Hlavnou požiadavkou je, aby oceľ mala vysokú medzu pružnosti (prieťažnosti). To sa dosiahne kalením, po ktorom nasleduje popúšťanie pri teplote v oblasti 300-400 °C. Pri tejto teplote popúšťania nadobúda medza pružnosti (výťažnosti) najvyššiu hodnotu a skutočnosť, že táto teplota leží v oblasti vývoja lámavosť popúšťania I. typu, vzhľadom na vyššie uvedené okolnosti príliš nezáleží.
Pružiny, pružiny a podobné diely sa vyrábajú z konštrukčných ocelí s vysokým obsahom uhlíka (spravidla však stále nižším ako majú nástrojové ocele) - približne v rozmedzí 0,5-0,7% C, často s prídavkom mangánu a kremík Pre obzvlášť kritické pružiny sa používa oceľ 50HF, ktorá obsahuje chróm a vanád a má najvyššie elastické vlastnosti. Tepelné spracovanie pružín a pružín vyrobených z legovaných ocelí pozostáva z kalenia od 800-850°C (v závislosti od triedy ocele) v oleji alebo vode s následným popúšťaním v oblasti 400-500°C na tvrdosť HRC 35- 45. To zodpovedá st = 1304-1600 kgf/mm2.
Niekedy sa takéto tepelné spracovanie aplikuje na konštrukčné časti s dlhou dĺžkou a tenkými stenami, ktoré musia mať vysoké pružiace vlastnosti. V tomto prípade sa používa oceľ ZOHGS; po ochladení a popustení pri 250 °C bude mať pevnosť (a c) 160 kgf/mm 2, ale viskozitu (a d) len 5 kgf-m/cm 2 a ťažnosť (b) 7 % a (f.) 40 %. Pružiny sa často vyrábajú z lešteného drôtu ťahaného za studena (tzv. strieborný drôt). Kalenie (kalenie) z ťahania za studena vytvára vysokú tvrdosť a elasticitu. Po navinutí (alebo inom spôsobe výroby) by sa mala pružina uvoľniť pri 250-350°C, aby sa uvoľnilo vnútorné napätie, čím sa zvýši medza pružnosti. Na výrobu striebornej ocele sa používajú bežné uhlíkové nástrojové ocele U7, U8, U9, U10.
Kvalitu a výkon pružiny do značnej miery ovplyvňuje stav povrchu. Pri výskyte trhlín, uzáverov a iných povrchových defektov sa pružiny v prevádzke stávajú nestabilnými a v dôsledku vývoja únavových javov sa ničia v miestach, kde sa okolo týchto defektov koncentruje napätie. Okrem bežných pružinových materiálov existujú aj špeciálne, ktoré fungujú v špecifických podmienkach (zvýšené teploty, agresívne prostredie a pod.).
Všeobecné vlastnosti: pružinová oceľ, necitlivá na vločkovanie, náchylná na popúšťaciu krehkosť s obsahom Mn ≥1 %, nepoužíva sa na zvárané konštrukcie. Hustota pri 20°C - 7,81x10³kg/m³. Normálny modul pružnosti pri 20 °C je 215 GPa. Špecifická tepelná kapacita pri 20-100 °C - 490 J/(kg °C)
Pracujú v oblasti elastickej deformácie kovu pod vplyvom cyklického zaťaženia. Preto musia mať vysokú medzu pružnosti, medzu klzu, trvanlivosť, v prípade potreby ťažnosť a vysokú odolnosť proti krehkému lomu.
Pružinové ocele obsahujú C = 0,5 - 0,75 %, Si do 2,8 %, Mn do 1,2 %, Cr do 1,2 %, V do 0,25 %, Be do 1,2 %, Ni do 1,7 %. V tomto prípade dochádza k zjemneniu zrna, čo prispieva k zvýšeniu odolnosti ocele voči malým plastickým deformáciám a následne k jej odolnosti voči relaxácii. Silikónové ocele 55S2, 60S2A, 70S3A sú široko používané v doprave. Môžu však podliehať dekarbonizácii a grafitizácii, čo výrazne znižuje elasticitu a trvanlivosť materiálu. Odstránenie týchto defektov, ako aj zvýšenie prekaliteľnosti a inhibícia rastu zŕn pri ohreve sa dosiahne dodatočným zavedením chrómu, vanádu, volfrámu a niklu do kremíkových ocelí. Na výrobu pružín sa používa aj za studena ťahaný drôt (alebo páska) z uhlíkových ocelí 65, 65G, 70, U8, U10 atď. , austeniticko-martenzitické 09Х15Н8У a ostatné ocele a zliatiny Ocele sú kalené pri teplotách 830 - 880°C a popúšťané na trostit (380 - 550°C).
Majú vysokú medzu klzu. Pomer medze klzu k pevnosti v ťahu je 0,8–0,9. Pre listové pružiny a závesné pružiny sa používajú kremíkové a mangánové ocele 50KhG, 50G2, 05G, 55S2 atď. Pre torzné hriadele sa používajú ocele 45KhNMFA, G0C2A, 70SZA.
Pre zvýšenie únavovej pevnosti dielov pracujúcich pri vysokých oscilačných zaťaženiach je potrebné zabezpečiť vytváranie zvyškových tlakových napätí v povrchovej vrstve. Na tento účel sa používa lepenie pružín, lepenie a narážanie torzných hriadeľov, valcovanie vo valcoch, ubíjanie plastov a tryskanie listových pružín. Legovaná pružinová oceľ, tepelne spracovaná na tvrdosť HRC 45-50, má medzu únavy v krute 190 MPa. Po otryskaní sa medza únavy zvýši na 350 MPa (3500 kgf/cm2).
Aplikácia:
Pružiny, pružiny, prítlačné podložky, brzdové pásy, trecie kotúče, ozubené kolesá, príruby, ložiskové puzdrá, upínacie a podávacie klieštiny a iné diely, ktoré vyžadujú zvýšenú odolnosť proti opotrebovaniu a diely, ktoré fungujú bez rázového zaťaženia.
Typy dodávaných produktov: v stave valcovanom za tepla (bez tepelného spracovania) s tvrdosťou nie väčšou ako HB285; vo vysoko temperovanom stave - nie viac ako HB241
Značky a hlavné charakteristiky:
Druhy pružinovej ocele:
Základné mechanické vlastnosti pružinovej ocele po špeciálnom tepelnom spracovaní.
| Trieda ocele | Odporúčaný režim tepelného spracovania | Mechanické vlastnosti | |||||
| σt, kgf/mm2 | σв, kgf/mm2 | δ5, % | φ , % | ||||
| Teplota kalenia, °C | Kaliace médium | Prázdninová teplota | |||||
| Nie menej | |||||||
| 65 | 840 | Olej | 480 | 80 | 100 | 10 | 35 |
| 70 | 830 | » | 480 | 85 | 105 | 9 | 30 |
| 75 | 820 | » | 480 | 90 | 110 | 9 | 30 |
| 85 | 820 | » | 480 | 100 | 115 | 8 | 30 |
| 60G | 840 | » | 480 | 80 | 100 | 8 | 30 |
| 65G | 830 | Olej | 480 | 80 | 100 | 8 | 30 |
| 70G | 830 | » | 480 | 85 | 105 | 7 | 25 |
| 55 GS | 820 | » | 480 | 80 | 100 | 8 | 30 |
| 50 С2 | 870 | Olej alebo voda | 460 | 110 | 120 | 6 | 30 |
| 55 С2 | 870 | To isté | 460 | 120 | 130 | 6 | 30 |
| 55С2А | 870 | » » | 460 | 120 | 130 | 6 | 30 |
| 60 С2 | 870 | Olej | 460 | 120 | 130 | 6 | 25 |
| 60С2А | 870 | » | 420 | 140 | 160 | 6 | 20 |
| 70С3А | 860 | » | 460 | 160 | 180 | 6 | 25 |
| 50 ХГ | 840 | » | 440 | 110 | 130 | 7 | 35 |
| 50HGA | 840 | » | 440 | 120 | 130 | 7 | 35 |
| 55 ХГР | 830 | » | 450 | 125 | 140 | 5 | 30 |
| 50HFA | 850 | » | 520 | 110 | 130 | 8 | 35 |
| 50HGFA | 850 | » | 520 | 120 | 130 | 6 | 35 |
| 60S2HFA | 850 | » | 410 | 170 | 190 | 5 | 20 |
| 50 ХСА | 850 | » | 520 | 120 | 135 | 6 | 30 |
| 65S2VA | 850 | » | 420 | 170 | 190 | 5 | 20 |
| 60С2Н2А | 880 | » | 420 | 160 | 175 | 6 | 20 |
| 60С2ХА | 870 | » | 420 | 160 | 180 | 5 | 20 |
| 60SGA | 860 | » | 460 | 140 | 160 | 6 | 25 |
Vlastnosti valcovania pružinovej ocele:
Zvláštnosť spočíva v postupnosti tepelného spracovania takýchto ocelí. Pri navíjaní pružín je teda tyč v žíhanom stave, čo zaisťuje jednoduchú obsluhu. Pružina sa potom vytvrdí. Posledným stupňom je nízke uvoľnenie (130...150 stupňov), nazýva sa aj pružina.
Základné požiadavky na pružinovú oceľ:
Všeobecnou požiadavkou na pružinové ocele je zabezpečenie vysokej odolnosti voči malým plastickým deformáciám (medza pružnosti) a relaxačnej odolnosti (odolnosť voči relaxácii napätia). Tieto charakteristiky zaisťujú presnosť a spoľahlivosť pružín a stálosť prevádzkových vlastností, ako sú krútiaci moment a výkonové parametre. Pružinové ocele vo forme drôtu a pásky sú spevnené plastickou deformáciou za studena a kalením martenzitom s následným popúšťaním. Hotové pružiny sú podrobené stabilizačnému temperovaniu.
Pri výbere nôž Je veľmi dôležité zvážiť materiál, z ktorého je vyrobený. Koniec koncov, na vykonávanie rôznych funkcií musí byť čepeľ nielen ostrá, ale aj odolná. Okrem toho je potrebné dbať na to, aby sa čepele pri ľahkom zaťažení neotupili alebo neohli. Tieto vlastnosti závisia od materiálu, z ktorého sú vyrobené nože. V závislosti od úloh, ktoré musí nôž vykonávať, či už ide o rezbársky nôž, lovecký nôž alebo turistický nôž, sa vlastnosti materiálu líšia.
Nože z pružiny, boli nepochybne najobľúbenejšie medzi ľuďmi, ktorí mali niečo spoločné s autami. V skutočnosti boli vyrobené od pružiny starých áut, keďže išlo o jeden z najdostupnejších materiálov. V tomto prípade sa používali nože ako v kuchyni Pre rezné výrobky a pre potreby domácnosti.
Pružinová oceľ v dnešnej dobe nestráca svoju pozíciu a pri výrobe nožov je úplne bežná.
Prečo automobilová pružina?
- Po prvé, vďaka „ideálnosti“ našich ciest tento prvok podvozku často chátral, a preto sa preslávil svojou dostupnosťou a často ho bolo možné nájsť na cestách a v garážach bežných občanov.
- Po druhé, v dizajne pružiny Používa sa viacero plechov uhlíkovej ocele. Z týchto plátov by sa dalo doma vyrobiť veľa nožov.
- po tretie, jar oceľ má vysokú elasticitu, takže jej spracovanie je možné pre každého s minimálnou sadou nástrojov a zariadení.
Čo je zvláštne na noži vyrobenom z pružiny?
Tu je v prvom rade potrebné spomenúť vlastnosti ocele, z ktorej je čepeľ vyrobená. Vo výrobe sa nazýva konštrukčná pružinová oceľ 65G a ako už názov napovedá, používa sa pri výrobe pružín, pružinových pružín, podložiek a iných dielov, ktoré fungujú bez rázového zaťaženia. Je považovaný za jednu z najlacnejších značiek uhlíka oceľ, má však dobrú pružnosť a húževnatosť, čo uľahčuje jeho spracovanie. Okrem toho má tento typ materiálu dobrú tvrdosť, ktorá hrá dôležitú úlohu pri výbere nôž.
Prítomnosť kremíka, mangánu, chrómu a niklu v oceli zaisťuje vysokú elasticitu a vytvrdzovanie. Ako antikorózna ochrana sa používa galvanizácia. To však v praxi nestačí a najväčšou nevýhodou tohto materiálu zostáva jeho vysoká náchylnosť na koróziu. Stále oceľ 65G má veľké výhody a je široko používaný pri výrobe rôznych nástrojov, pre ktoré je dôležitou vlastnosťou odolnosť proti opotrebovaniu.
Aplikácia pružinovej ocele
Vďaka svojej všestrannosti vďaka vlastnostiam ocele, nôž Vyrába sa z pružín doma aj sériovo. Môžu to byť kuchynské nože, ktoré dokonale krájajú jedlo a mäso, vojenské, turistické a nože na prežitie, ktoré dokážu otvoriť konzervu alebo nabrúsiť kolík.
Celokovové mačety a sekery sa vyrábajú aj z ocele 65G, pretože ich čepele sú vynikajúce Pre odrezky Meč sa dá ukuť lacno a rýchlo z listových pružín a mnoho reenactorov používa túto oceľ vo svojom koníčku. Žiaľ, pružinová oceľ je náchylná na hrdzavenie, preto nie je vhodná na potápanie.
Kuchynský nôž
Pružinový nôž má široké využitie v kuchyni. Vtedy mali mnohí prístup k tomuto materiálu a snažili sa ho využiť čo najviac. Dobré sériovo vyrábané nože boli niekedy nad možnosti bežnej rodiny, ale na krájanie jedla neboli potrebné drahé zariadenia. Preto sa univerzálne nože vyrábali z pružín a s rôznymi podomácky vyrobenými rukoväťami z epoxidovej živice, dreva alebo bežnej elektropásky. Takéto nože nie sú známe svojimi vynikajúcimi vlastnosťami, ale svoju prácu robia dokonale.
Turistický nôž
Pružinový nôž je ideálny pre použitie v divokých podmienkach. Zvyčajne je zaťaženie na ňom malé. Je však potrebné zvážiť, že ak oceľ nebola dostatočne kalená, čepeľ sa otupí už pri prvej plechovke. Nabrúsenie kolíka nie je pre takýto nôž problém, treba si však dávať pozor na vlhkosť – pružinová oceľ je náchylná na koróziu.
Armádny nôž
Vynikajúce vlastnosti pružinovej ocele umožňujú vytvárať dobré taktické nože. Vďaka sile tohto kovu bez problémov prerežú laná a látky, dajú sa použiť na domáce účely, ale aj na záchranárske práce. Vo vojenských podmienkach sa však uprednostňujú nože z nehrdzavejúcej ocele.
Sekera, mačeta, meč
Pokiaľ ide o pôsobivejšie nástroje, ich výroba si vyžaduje oceľový plech a špeciálne zakúpenú oceľ. Oceľ 65G má takú pevnosť, že sa používa v buldozérových vedrách, škrabkách a iných zariadeniach. Je jasné, že hrúbka materiálu ovplyvňuje aj pevnosť, takže na výrobu väčších nástrojov budete potrebovať pružinu z nákladného auta alebo špeciálne objednanú vo výrobe.
Pri správnom spracovaní a správnej starostlivosti sú z pružinovej ocele vynikajúce sekery, ktoré sú užitočné na farme na sekanie malých predmetov. Z dlhého listu sa stane aj exotická zbraň ako mačeta, ktorá si ľahko poradí s konármi či kríkmi. Vďaka dobrej húževnatosti ocele 65G sa dá doma vyrobiť aj najpokročilejšia mačeta, rovná, zakrivená alebo zúbkovaná. Výroba meča prebieha rovnakým spôsobom.
Výroba noža z prameňa doma
Ako už bolo uvedené, vzhľadom na dostupnosť a jednoduchosť spracovania, nože z pružinovej ocele dá sa vyrobiť doma. Na prvý pohľad v tom nie je nič zložité, ale stále potrebujete poznať niektoré vlastnosti, ktoré ovplyvňujú kvalitu výstupného produktu. Na internete nájdete množstvo videí popisujúcich proces kovania, kalenia čepele a výroby rukoväte.
Vo všeobecnosti sa dá pružinová oceľ použiť na výrobu profesionálnych brúsnych zbraní s pozoruhodnými vlastnosťami a elegantným tvarom, ako aj bežných nožov pre domáce potreby, ktoré nie sú horšie ako trvanlivosť a pevnosť.
Najprv sa musíte rozhodnúť, na aké účely a čo presne sa bude robiť. Ak je to kuchynský nôž, postačí akýkoľvek list. A ak chcete vyrobiť mačetu, meč alebo sekeru, potom je lepšie vybrať pružinu z nákladného auta. Samozrejme, na výrobu nožov s najlepšími vlastnosťami je lepšie nakupovať oceľ od výrobcu. Na domáce účely je užitočný starý použitý materiál. Listová pružina môže mať hrúbku od 5 do 8 mm, v závislosti od auta. Nákladná oceľ je tradične pevnejšia, preto by sa mala používať na dlhé a silné čepele.
Ďalším krokom môže byť obvyklé ostrenie jednej alebo oboch hrán pružiny. Ak potrebujete urobiť tenší výrobok, na túto úlohu bude vhodný hrubý brúsny papier alebo brúsny kameň. Samozrejme, tento postup zaberie veľa času, ale výsledok stojí za to.
Kovaním sa vytvára tvar noža a mení sa jeho šírka. Kalenie ocele zlepšuje kvalitu materiálu, zahrievaním v oleji získava čiernu farbu (domodra), čo poskytuje aj dodatočnú ochranu proti korózii. Nože z modrej ocele navyše vyzerajú veľmi efektne.
Pružinová oceľ na nôž umožňuje jednoduché gravírovanie alebo vytváranie drážok na čepeli. V prípade potreby môžete čepeľ vyrobiť s jednostranným alebo obojstranným ostrením. Ďalšou veľmi dôležitou súčasťou noža je rukoväť. Mal by byť pohodlný do ruky a môže byť vyrobený z epoxidovej živice, dreva, kovu a kosti.
Aj s nedostatkami pružinová oceľ 65G, nestratil svoju popularitu a umožňuje vám vyrábať nože pre rôzne potreby, ktoré sú povestné svojou silou a odolnosťou.
Pružinová oceľ sa používa na výrobu pružín, pružín, nárazníkov a iných dielov používaných v kalenom a temperovanom stave, pracujúcich v podmienkach dynamického a premenlivého zaťaženia. Špecifikovaná oceľ musí mať vysoké limity pružnosti (tekutosti) a odolnosti s dostatočnou ťažnosťou a húževnatosťou. Tieto vlastnosti sú dosiahnuté po tepelnom spracovaní (kalenie a následné stredné popúšťanie). Uhlíková oceľ s vysokým obsahom uhlíka sa používa ako pružinová oceľ a legovaná oceľ sa používa na kritické účely.
GOST 14959-79 sa vzťahuje na za tepla valcované a kované profily s priemerom alebo hrúbkou do 250 mm, ako aj na kalibrované valcované výrobky a so špeciálnou povrchovou úpravou.
Norma klasifikuje valcované výrobky vyrobené z pružinovej uhlíkovej a legovanej ocele podľa spôsobu spracovania, chemického zloženia a iných charakteristík.
Podľa spôsobu spracovania sa valcované výrobky delia na: valcované za tepla a kované so špeciálnou povrchovou úpravou, valcované za tepla na okrúhle so sústruženým alebo brúseným povrchom.
Podľa štandardizovaných charakteristík a použitia sú valcované výrobky rozdelené do kategórií 1, 1A, 1B, 2, 2A, 2B, 3, ZA, ZB, ZV, ZG, 4, 4A, 4B. Požičovne produktov kategórie 2, 2A, 2B, 3, ZA, ZB, ZV, ZG sú určené na výrobu pružných prvkov - pružín, pružín, torzných tyčí a pod.; kategórie ZA, ZB, ZV, ZG - na výrobu automobilových pružín a pružín; kategórie 1, 1A, 1B, 4, 4A, 4B - pre použitie ako konštrukčný materiál. Valcované výrobky sa vyrábajú v tepelne upravenom stave (žíhané alebo vysoko temperované) - kategórie 1A, 2A, 2B, ZV, 4A alebo bez tepelného spracovania - kategórie 1, 1B, 2, 2B, 3, ZB, ZG, 4, 4B .
Podľa chemického zloženia sa oceľ delí na kvalitnú a kvalitnú oceľ (písmeno A je umiestnené na konci označenia akosti ocele). Hmotnostný podiel síry a fosforu v kvalitnej oceli nie je vyšší ako 0,035 % (každý prvok samostatne) a vo vysoko kvalitnej oceli nie je vyšší ako 0,025 %.
V oceli všetkých tried by zvyškový hmotnostný zlomok medi nemal prekročiť 0,20% a nikel - 0,25%.
Vlastnosti, technické požiadavky, tepelné spracovanie, účel.
Uhlíková pružinová oceľ je lacnejšia ako legovaná oceľ, ale vyznačuje sa nízkou odolnosťou proti korózii a nízkou prekaliteľnosťou. Používa sa iba na výrobu pružín malého prierezu. Legovanie ocele (kremík, mangán, chróm a pri kritických dieloch aj s niklom, vanádom, volfrámom) zvyšuje pevnostné vlastnosti, prekaliteľnosť, medzu únosnosti a relaxačnú odolnosť.
Počas procesu relaxácie sa časť elastickej deformácie zmení na plastickú (reziduálnu), takže pružiny a listové pružiny môžu časom stratiť svoje elastické vlastnosti. Legované ocele so zvýšenou odolnosťou voči relaxácii poskytujú spoľahlivejšiu prevádzku strojov, nástrojov a automatov ako uhlíkové ocele.
Hranica únosnosti pružinovej ocele je ovplyvnená stavom povrchu valcovanej ocele, pretože vonkajšie defekty môžu slúžiť ako koncentrátory napätia a spôsobiť vznik únavových trhlín. Preto sú na kvalitu povrchu valcovaných výrobkov kladené zvýšené nároky. Napríklad na povrchu tyčí, pásov a zvitkov určených na spracovanie za tepla a ťahanie za studena by nemali byť žiadne zrolované bubliny, zrolované filmy, západy slnka, zrolované a zvinuté nečistoty a praskliny. Dekarbonizácia povrchu znižuje aj únavovú pevnosť ocele, preto je regulovaná hĺbka dekarbonizačnej vrstvy ocelí.
Vysoké nároky sú kladené aj na makroštruktúru ocele: na lomoch alebo vyleptaných priečnych šablónach by nemali byť zvyšky po zmršťovacích otvoroch, uvoľnenosti, bublinách, delaminácii, trhlinách a iných defektoch.
Treba poznamenať, že elastické a pevnostné vlastnosti ocele sa zvyšujú, keď sa namiesto konvenčného kalenia použije izotermické kalenie. Hranicu únosnosti a tým aj životnosť pružín a pružín je možné zvýšiť otryskaním a vodným lúčom (povrchové otryskávanie).
Pružinová oceľ sa používa na výrobu elastických výrobkov, ktoré sa vyznačujú schopnosťou obnoviť pôvodný tvar po skrútení a výraznom ohnutí.
1 Prečo potrebujeme nerezovú a obyčajnú pružinovú oceľ?
V mnohých moderných mechanizmoch, jednotkách a strojoch plnia pružiny a pružiny, ako aj iné elastické časti veľmi dôležité funkcie. Takéto prvky podliehajú premenlivým, opakovaným zaťaženiam, čo vedie k ich deformácii. Je zrejmé, že pre normálnu činnosť mechanizmu je potrebné, aby sa po takýchto vplyvoch diel vrátil do pôvodného stavu (to znamená, že musí obnoviť pôvodné geometrické rozmery a tvar).
Na výrobu dielov, ktoré nepodliehajú zvyškovej deformácii pri výraznom nárazovom a statickom zaťažení, sa používajú pružinové ocele.
Je na ne kladených množstvo požiadaviek. Po prvé, musia odolávať uvoľneniu stresu a majú vysokú mieru tekutosti, elasticity a vytrvalosti. Po druhé, takéto zliatiny musia kvalitatívne odolávať fenoménu krehkého lomu a musia sa vyznačovať dostatočnou úrovňou ťažnosti.
Požadovaná medza klzu rôznych tried pružinových ocelí sa získava ich kalením, ktoré je doplnené popúšťaním (to sa zvyčajne vykonáva pri teplotách od 300 do 480 stupňov). Výber tohto konkrétneho teplotného rozsahu nie je náhodný. Bolo dokázané, že v tomto prípade je medza pružnosti ocele čo najvyššia. A to je presne to, čo vyžadujú pružinové zliatiny.
Druhy ocele, ktoré popisujeme, sa používajú na výrobu elastických výrobkov s vysokou odolnosťou proti opotrebovaniu:
- podávacie a upínacie klieštiny;
- príruby;
- brzdové pásy;
- už spomínané pramene a pramene;
- ložiskové puzdrá;
- trecie kotúče;
- prítlačné podložky;
- príruby;
- rôzne prevody.
2 Pružinové ocele podľa GOST 14959–79
Takýmito zliatinami rozumieme stredné a ocele s nízkou úrovňou legovania. Štátna norma 14959 zahŕňa nasledujúce triedy ako legované zlúčeniny: 70С2ХА, 65С2ВА, 60С2ХА, 50ХГФА, 50 ХФА, 50 ХГА, 5С,2Г, 60.С2Г, 60 , 60С2Н2А, 60С2ХФА, 55С2ГФ, 55ХГР, 50ХГ, 70С3А, 60С2, 55С2 , 65G. Uhlíkové ocele sú uvedené nižšie: 65, 80, 70, 85, 75.
Prvé dve číslice v označení označujú v zlomkoch percent hmotnostný zlomok (priemer) uhlíka v konkrétnej zliatine. Písmená za číslami označujú, aké legujúce prísady sú v kompozícii prítomné, a čísla za nimi označujú obsah prvkov. Navyše, ak je jeho množstvo menšie ako 1,5 %, číslo sa neuvádza; ak je obsah legujúcej zložky viac ako 2,5 %, uvádza sa číslo 3; od 1,5 do 2,5% - číslo 2.
Valcovaná oceľ pružinovej triedy (plechy, nehrdzavejúca páska, šesťhran, štvorec atď.) sú rozdelené do rôznych skupín podľa nasledujúcich vlastností:
- podľa chemického zloženia: vysoko kvalitný, vysokokvalitný plech, ako aj štandardizovaný podľa ukazovateľov (v druhom prípade sú valcované výrobky ďalej rozdelené do 14 kategórií - od 1 do 4B);
- podľa možnosti spracovania: pás valcovaný za tepla s brúseným alebo sústruženým povrchom, valcovaný materiál so špeciálnou úpravou, kalibrovaný, valcovaný za tepla a kovaný.
Pružinové ocele obsahujú od 0,25 (uhlíkové a stredne legované zliatiny) do 1,2 (60S2KhFA, 50KhGA a iné) percenta chrómu, od 0,5 do 1,25 percenta mangánu, od 0,17 do 2,8 percenta (70S3A) kremíka, od 0,46 (70S3A) do 50,9 Х ) percent uhlíka. Zvyškový nikel vo valcovaných pružinách (oceľový plech) by nemal byť väčší ako 0,25%, meď - do 0,20%.
Upozorňujeme, že každá obyčajná a nehrdzavejúca oceľ, z ktorej sú vyrobené elastické prvky, je kontrolovaná a štandardizovaná podľa ich chemického zloženia. Ale iné charakteristiky pre niektoré kategórie nie sú štandardizované. Napríklad pásmo kategórií 1, 1A a 1B nie je štandardizované pre indikátor dekarbonizovanej vrstvy, kaliteľnosť, mechanické hodnoty na vzorkách, ktoré prešli tepelným spracovaním (kalenie a popúšťanie).
3 Ďalšie požiadavky na pružinové ocele podľa GOST
Relatívna kontrakcia valcovaných výrobkov sa pohybuje od 20 (65S2VA, 60 S2A) do 35% (nehrdzavejúca oceľ 50 HGFA), relatívne predĺženie - od 5 do 10%, pevnosť v ťahu - od 980 (oceľ 65) do 1860 (65S2VA) MPa, limit tekutosť - od 785 (60G) do 1665 (65S2VA) MPa.
Kovaný a za tepla valcovaný drôt, pásy a tyče sa musia rezať. V tomto prípade nie je dovolené ohýbanie valcovaného výrobku a otrepy. V prípadoch, keď sa rezanie vykonáva pod kladivami alebo na lisoch, pás a tyče môžu mať na svojich koncoch menšie zvrásnenie. Spotrebiteľ má však právo požadovať odstránenie tejto vady.
Všeobecná hĺbková dekarbonizácia môže byť nasledovná:
- pre zliatiny zliatiny kremíka – 2,5 % (pre hrúbku alebo prierez valcovaných výrobkov menej ako 8 mm), 2 % (viac ako 8 mm);
- pre zvyšok – 2 a 1,5 %.
Bez dekarbonizovanej vrstvy sa vyrábajú okrúhle tyče valcované za tepla.
Pružinové ocele 55S2 a 55S2A, 50KhGA, 50KhG a 50KhGFA, 60S2A a 60S2 sa skúmajú na index austenitického zrna. Podľa Gosstandart 5639 by nemalo byť vyššie ako piate číslo (pre 50HGFA - nie vyššie ako šieste).
Spotrebiteľ môže požadovať, aby oceľ, ktorú popisujeme (triedy môžu byť rôzne), bola vyrobená:
- s reguláciou martenzitických oblastí;
- s riadenou mikroštruktúrou;
- so zníženým minimálnym a maximálnym obsahom uhlíka;
- s testovaním únavy;
- so stanovením elastického limitu;
- s obmedzenými ukazovateľmi kontaminácie zliatin nekovmi.
4 Vlastnosti pružinových ocelí
Vysoko- a stredne uhlíkové triedy takýchto ocelí sú spevnené plastickou deformáciou za studena, ktorá zahŕňa použitie vodou abrazívnych a brokových technológií. Pri tomto type spracovania sa na povrch výrobku aplikuje tlakové napätie (zvyškové napätie).
Takmer každá pružinová oceľ (nehrdzavejúca, bez špeciálnych antikoróznych vlastností) musí prejsť procesom prekalenia pomocou priechodnej metódy. Vďaka tomu bude mať hotový výrobok troostitovú štruktúru v celom svojom priereze.
Kalenie v oleji pri teplote 820–870 stupňov v kombinácii s popúšťaním pri 400–480 stupňoch zaisťuje zvýšenie medze pružnosti - najdôležitejšej výkonnostnej charakteristiky opísaných ocelí. Často sa používa izotermické kalenie, ktoré zaručuje nielen vysokú elasticitu, ale aj zvýšenú ťažnosť, pevnosť a húževnatosť materiálu.
Na výrobu automobilových pružín sa najčastejšie používajú pásy a drôty z nehrdzavejúcej ocele vyrobené z ocelí 70 a 65. V sektore dopravy sa aktívne používajú aj silikónové pružinové valcované triedy - 60С2А, 70С3А a 55С2. V zásade sú náchylné na dekarbonizáciu, čo znižuje ich elasticitu a odolnosť. Ale vďaka pridaniu chrómu, vanádu a niektorých ďalších prvkov sú všetky tieto potenciálne hrozby neutralizované.
- pružiny pre rôzne mechanizmy a inštalácie v strojárskom, traktorovom a automobilovom priemysle - 55S2, 50HFA, 50HG, 50HGA;
- silne zaťažené pružiny - 60 S2G, 60S2A, 60S2, 60S2N2A, 65S2VA;
- ploché a okrúhle pružiny odolné proti opotrebeniu (používa sa pás), pracujúce pri vysokých vibráciách - 80, 85, 75.
Nakoniec dodajme, že druhy ocele, ktoré sme opísali, majú dve nevýhody:
- slabá zvárateľnosť (v skutočnosti akýkoľvek typ zvárania nedáva očakávané výsledky, pokiaľ ide o pružinové ocele);
- zložitosť rezania (operáciu je možné vykonať, ale opracovateľnosť pružín a iných prvkov týmto spôsobom je minimálna).
Pružinová oceľ, ktorej triedy sú použiteľné pri výrobe tesných výrobkov, vyznačujúce sa obnovením pôvodného tvaru, silným ohybom a výrazným krútením.
Najdôležitejšie časti pri výrobe mechanizmov, ktoré podliehajú premenlivým, opakovaným zaťaženiam, pod vplyvom ktorých dochádza k silnej deformácii. Akonáhle sa zaťaženie zastaví, tieto prvky sa vrátia do pôvodného tvaru. V prevádzke týchto častí je vlastnosť, ktorá neumožňuje zvyškové zničenie, musí byť iba elastické. Na pružinové ocele sú kladené nadmerné výrobné požiadavky. Poďme zistiť, z akého druhu oceľových pružín sú vyrobené?
Prečo sa vyrába pružinová zliatina?
Na výrobu dielov je možné použiť legovanú oceľ aj uhlíkovú oceľ, ktoré majú zvýšenú elasticitu, húževnatosť, odolnosť a ťažnosť. Vzhľadom na vlastnosti týchto druhov ocele je elastická deštrukcia obmedzená.
Pružinové ocele sú cenovo dostupné, technologicky vyspelé a majú vysoký limit odolnosti voči relaxácii.
Zaujímavé: na získanie vysoko kvalitných výrobkov z uhlíkovej a legovanej ocele sa vytvrdzuje pri teplote 420 - 520 stupňov, čo vytvára efekt troostitovej štruktúry.
Pružinové ocele odolávajú krehkému lomu a vyznačujú sa zvýšenou ťažnosťou. Používajú sa na výrobu výrobkov s vysokou odolnosťou proti opotrebovaniu, napríklad:
- upínacie klieštiny;
- valcovanie brzdy;
- okraje;
- pružiny a listové pružiny;
- prítlačné podložky;
- nosné trupy;
- trecie kotúče;
- ozubené kolesá.
Triedy ocele podľa GOST 14959–79
Ide o ocele s vysokým obsahom uhlíka, ale s nízkou legovanosťou. Gosstandart 14959 znamená legovanú zliatinu nasledujúcich akostí:
- 3K-7 - používa sa pri výrobe za studena ťahaného drôtu, z ktorého sa vyrábajú netvrdnúce pružiny;
- 50ХГ – vyrábame pružiny pre autá a pružiny pre železnice. kompozície;
- 50HGA - účel vo výrobe ako v predchádzajúcej značke pružinovej ocele;
- 50HGFA – vyrába špeciálne pružiny a pružinové diely pre automobily;
- 50ХСА – špeciálne pružiny a malé časti mechanizmov hodiniek;
- 50HFA - vyrábajú diely so zvýšeným zaťažením, s požiadavkami najvyššej stability a pevnosti, ktoré pracujú pri vysokých teplotách - do 300 stupňov.
- 51HFA – pre pružinový drôt;
- 55С2 - na výrobu pružinových mechanizmov a pružín používaných v konštrukcii traktorov, strojárstve, pre železničné koľajové vozidlá;
- 55С2А – vyrába automatické pružiny, pružiny pre vlaky;
- 55S2GF - na výrobu veľmi silných pružín špeciálneho typu, autopružín;
- 55KhGR – vyrábajú pružinovú pásovú oceľ, ktorej hrúbka sa pohybuje od 3 do 24 mm;
- 60G - na výrobu okrúhlych a hladkých pružín, krúžkov a iných výrobkov pružinového typu s vysokou odolnosťou proti opotrebovaniu a elasticitou, napríklad sponky, puzdrá, tamburíny pre brzdové systémy používané v ťažkom strojárstve;
Zaujímavosť: torzná oceľ, trieda 60C2 - vysoko zaťažiteľné pružiny, trecie kotúče, pružné podložky;
- 60С2А - vyrábajú rovnaké výrobky ako z predchádzajúceho typu ocele;
- 60S2G – typ pružinovej ocele, z ktorej sa vyrábajú traktorové a automobilové pružiny;
- 60С2Н2А – vyrábajú zodpovedné pružiny s vysokým zaťažením zliatiny;
- 60С2ХА – na výrobu vysoko zaťažených pružinových produktov s konštantným zaťažením;
- 60S2HFA je kruhová oceľ s kalibračnými prvkami, z ktorých sa s vysokou zodpovednosťou vyrábajú pružiny a pružinové dosky;
- 65 – vyrábajú diely so zvýšenou pevnosťou a elasticitou, ktoré sú prevádzkované pod vysokým tlakom, vysokým statickým zaťažením a silnými vibráciami;
- 65G - vyrábať diely, ktoré budú fungovať bez nárazového zaťaženia;
- 65GA – tvrdený drôt do pružín;
- pružinová oceľ - 65S2VA, vysoko zaťažené listové pružiny a pružiny;
- 68A – kalený drôt na výrobu pružinových zariadení s kalibrom 1,2-5,5 mm;
- 70 – diely pre strojárstvo, ktoré vyžadujú zvýšenú odolnosť proti opotrebovaniu;
- 70G – pre pružinové prvky;
- 70G2 - vyrábajú kopacie nože a pružiny pre rôzne priemyselné odvetvia;
- 70С2ХА – pružinové prvky pre hodinárske zariadenia a veľké pružiny na špeciálne účely;
- 70С3А – pružiny s vysokým zaťažením;
- pružinová oceľ triedy 70HGFA – drôt na výrobu pružinových prvkov s tepelným spracovaním;
- 75 – akékoľvek pružiny a iné časti používané v strojárstve, ktoré sú vystavené veľkému zaťaženiu vibráciami;
- 80 – na výrobu plochých dielov;
- 85 – časti odolné voči opotrebovaniu;
- SH, SL, SM, DN, DM – strojové pružiny pracujúce pri statickom zaťažení;
- KT-2 – na výrobu drôtu ťahaného za studena, ktorý sa navíja bez tepelného spracovania.
Prvé čísla označujú priemerný obsah uhlíka v konkrétnej oceli a označujú ho v percentách. Za číslami je písmeno označujúce špecifické legovacie prísady pridané do zliatiny a posledné číslo je obsah prísad. Stojí za zmienku, že ak je legujúce spojivo menšie ako 1,5%, potom sa číslo nezapíše, obsah väčší ako 2,5% je označený trojkou, stredná hodnota medzi prvými dvoma hodnotami je zapísaná číslom. 2.
Pružinové valcované výrobky, či už nekorodujúce pásy, plechy, šesťuholníky alebo štvorce, sú rozdelené do skupín s určitými vlastnosťami:
- chemické zloženie – prvotriedny nerezový plech, ktorý je štandardizovaný podľa hodnôt od 1 do 4B;
- spôsob spracovania - pás valcovaný za tepla, ktorého povrch je sústružený alebo brúsený, kalibrované valcované výrobky, kované, špeciálne upravené valcované výrobky.
Oceľová pružina 60s2a
Nerezová pružinová oceľ je lacná, má veľkú elasticitu, odolnosť proti opotrebeniu a nemá popúšťaciu krehkosť. Táto zliatina sa nedeformuje pri mechanickom zaťažení. Efektívne sa používa pri vysokej vlhkosti, keďže má povrch z nehrdzavejúcej ocele. Používa sa pri teplote nie vyššej ako 250 stupňov a používa sa na výrobu valcovaných kovových výrobkov.
Nerezová oceľ sa používa na výrobu zariadení v námornom priemysle, medicíne a výrobe potravín. Jeho použitie v týchto odvetviach je spôsobené zliatinou odolnou voči korózii.
Zaujímavosť: stabilita je spojená s vysokým obsahom molybdénu a chrómu. Zliatina má dobrú odolnosť proti praskaniu pri veľkom zaťažení.
Táto trieda nehrdzavejúcej, žiaruvzdornej ocele sa používa pri výrobe valcovaných tenkých plechov, bezšvíkových rúr a rôznych nástrojov pre potravinársky a chemický priemysel.
Špecifikácie pružinových zliatin
Vysoko- a stredne uhlíkové typy týchto zliatin sú spevnené tenkou deštrukciou za studena, čo umožňuje zavedenie otryskania brokovnicou a vodou abrazívnych metód. Pri tomto type nárazu sa na rovinu výrobkov aplikujú zvyškové kompresné sily.
V skutočnosti každá pružinová oceľ (nekorózna, bez špeciálnych antikoróznych vlastností) musí prejsť vysokoteplotnou operáciou s použitím metódy priechodného otvoru. Preto bude mať hotový kovový výrobok vo svojom reze štruktúru troostitu.
Kalenie v oleji pri teplote 830–880 stupňov v kombinácii s popúšťaním na 410–480 stupňov zaručuje zvýšenie hranice pružnosti - najdôležitejšej pracovnej vlastnosti vyššie uvedených ocelí. Často sa používa izotermické vytvrdzovanie, ktoré poskytuje nielen vysokú elasticitu, ale aj zvýšenú plasticitu, stabilitu a viskozitu látky.
Na vytváranie strojových pružín sa najčastejšie používa nekorozívna páska a drôt vyrobený zo zliatin 70 a 65. V automobilovom priemysle sa dynamicky používajú aj kremíkové pružinové ocele tried pre valcovanie pružín – 60С2А, 70С3А a 55С2. Sú náchylné na dekarbonizáciu, čo znižuje ich elasticitu a odolnosť. Ale vďaka prísadám chrómu, vanádu a niektorých zložiek sú všetky tieto možné nebezpečenstvá neutralizované.
Oblasti použitia pre pružinové valcovanie najobľúbenejších ocelí:
- pružiny pre akékoľvek zariadenia a zostavy strojných a automobilových konštrukčných oblastí - 55S2, 50HG, 50HGA;
- silne zaťažené pružiny - 60 S2G, 60S2, 65S2VA, 60S2N2A;
- pružiny odolné proti opotrebeniu sú okrúhle a ploché (používa sa pás), pracujúce pri vysokých vibráciách - 80, 75,85.
Na záver trochu o nevýhodách
- slabá zvárateľnosť;
- ťažkosti pri rezaní.
