Какая проволока используется для производства пружин

Какая проволока используется для производства пружин?

4.3.1 Маркировку пружин выполняют на бирках клеймением, гравировкой или водостойкой краской. Бирку прикрепляют к пружине или упаковочному месту. Для пружин из проволоки диаметром более 5 мм допускается наносить маркировку электрографическим способом на одном из опорных витков.

4.3.2 Маркировка включает следующие сведения:

— товарный знак предприятия-изготовителя;

— месяц и год выпуска;

— номер пружины (партии);

— номер чертежа или условное обозначение пружины;

— по согласованию между заказчиком и изготовителем в маркировку могут быть внесены другие необходимые сведения.

Производство и применение

Проволока изготавливается согласно требованиям двух Государственных стандартов — 9389−75 и 14963−78, регламентирующих технологию волочения (протяжек) исходных заготовок через ряд отверстий с неодинаковым, постепенно уменьшающимся сечением. Затем проводится термическая обработка. Она улучшает пружинные свойства готовой продукции.

Термообработка способствует возрастанию прочности изделий на разрыв. На последнем отверстии для протяжки по волочильному стану в большинстве случаев устанавливается калибровочная фильера. Делают это тогда, когда по техусловиям нужно произвести калиброванные изделия, имеющие гладкую и по максимуму ровную поверхность.

В производственном процессе не обходится без предварительного отпуска стали и ее закалки. С помощью этих манипуляций существенно улучшается показатель прочности.

Навивка пружин может проводиться двумя способами — горячим и холодным. Высоким качеством отличаются изделия, полученные в результате применения горячей методики, при которой сырье нагревают до температуры, отпускающей металл, после чего закаливают его.

В наши дни пружинная проволока вызывает огромный интерес в среде профессиональных дизайнеров, которые пользуются деталями из нее при создании уникальных решений для жилья, офисов и торговых центров. Проволока для пружин легко сгибается, можно создавать элементы практически любой формы. Свойства материала оценили и производители мебели: пружины диванов, столов, шкафов, стульев и кроватей именно из него.

Виды и основные характеристики

Госстандарт определяет, что степень точности может быть как повышенной, так и нормальной. Согласно механическим характеристикам существует четыре класса (3, 2А, 2, 1) и три марки (А, В, С). Класс 2А — всегда повышенная точность.

Выделяют ряд основных характеристик ПП:

с диаметром 0,14−8 мм (максимально допустимое отклонение ±0,05);
овальность — до 50% от параметра отклонения;
сопротивление к разрывам — 1030−1230 (класс 3, сечение 8 мм) и 2740−3090 (класс 3, сечение 14 мм) Н/мм2;
число скручиваний, которые выдерживает — 4−35 (точная цифра зависит от того, какое сырье, а также тип и класс продукции);
массу вычисляют на 1000 м готовых изделий — 0,1208−394,6 кг.

Согласно условиям ГОСТа 9389−75 пружинная углеродистая проволока, которая используется в холодном методе без закалки, должна производиться только из углеродистых марок стали. Но под заказ ПП может быть изготовлена из других сплавов с минимальным содержанием фосфора и серы. Не допускается волнистость, ржавчина, волосовина, плен, закаты, раковины, трещины, полное обезуглероживание.

Проволока может поставляться в катушках или мотках. Скручивают ее таким образом, чтобы при раскручивании не было «восьмерок». На катушки и мотки, вес которых не превышает 250 кг, ПП накручивается одним отрезком, если больше — может быть три отрезка. В местах разделения обязательно ставят специальные заглушки.

Производство

Согласно установленным правилам ГОСТ, проволока создается протяжкой или волочением начальных заготовок через отверстия, расположенные в порядке уменьшения диаметра сечения. Для увеличения прочности на разрыв в конце проводится термическая закалка. При волочении на последнем выходном отверстии станка устанавливается специальная форма для калибровки — фильера. Ее устанавливают в том случае, когда материал должен быть изготовлен уже откалиброванным и не иметь на поверхности дефектов.

Главными свойствами сырья для изготовления проволоки является упругость и текучесть материала. Повышения упругости достигают закалкой сплава в масле, температура которого может быть 820-870 C.

Далее идет отпуск проволоки при температуре 400-480 C. Твердость полотна равна 35-45 единиц (от 1300 до 1600 килограммов на 1 квадратный миллиметр плоскости). Для повышения такого технического свойства, как подавление нагрузок, используется углеродистая или высоколегированная сталь. Обычно производители делают ее из марок сплавов – 50ХФА, 50ХГФА, 55ХГР, 55С2, 60С2, 60С2А, 60С2Н2А, 65Г, 70СЗА, У12А, 70Г.

Процесс изготовления пружинной проволоки

Металлическое изделие производится с помощью волочения (по-другому, протяжки) сквозь определенное число отверстий с убывающим диаметром.

Создание проволоки с калибровкой возможно в случае, когда завершающая протяжка проходит сквозь высокопрочную калибровочную форму. Так добиваются высоких показателей точности необходимой формы/диаметра, изделие становится гладким и ровным.

Размер диаметра определяется исходя из применяемого материала:

для стальной – 0,5-8 мм;
для углеродистой – 0,15-8 мм;
для легированной – 0,5-14 мм.

Современное оборудование и улучшенная технология способствуют изготовлению металлических пружин минимального диаметра – от 0,1 мм!

Читать еще: Стопорные шайбы или как закрепить болтовое соединение

После протяжки стальная проволока проходит термообработку, которая увеличивает эластичность и прочность на разрыв. В исключительных случаях проволока не проходит термическую обработку, а всем аналогичным операциям подвергаются уже готовые детали.

Материал для изготовления пружины рекомендуют покрывать специальным составом, защищающим от образования ржавчины. Такая процедура проводится при согласовании с заказчиком.

Компания «ОХТА Спб» занимается изготовлением пружин. Любой вид пружин будет сконструирован и подан в наилучшем качестве.

2 Типы и технические характеристики ПП по ГОСТ 9389–75

По данному Госстандарту пружинная проволока может быть повышенной и нормальной степени точности. По механическим показателям она делится на четыре класса (3, 2А, 2 и 1) и на три марки (А, В, С). Изделия класса 2А всегда выпускаются повышенной точности.

Основные характеристики ПП:

диаметр – 0,14–8 мм (разрешенные отклонения – от ±0,01 до ±0,05);
овальность – не более половины величины указанных отклонений;
сопротивление разрыву – от 1030–1230 (пружинная проволока класса 3 сечением 8 мм) до 2740–3090 (изделия 1-го класса сечением 0,14 мм) Н/мм2;
количество скручиваний, которое выдерживает ПП – от 4 до 35 (конкретный показатель зависит от сырья, из которого делают проволоку, а также от класса и типа готового изделия);
масса (устанавливается теоретическими расчетами) 1000 метров проволочной продукции – 0,1208–394,6 кг.

ГОСТ 9389–75 требует, чтобы пружинная углеродистая проволока, которая применяется для навивки пружин по холодной методике без закалки, производилась из марок углеродистых сталей, указанных в стандартах 14959, 1050 и 1435. По заказу потребителя ПП может выпускаться из других стальных сплавов, в которых содержание фосфора и серы не превышает соответственно 0,035 и 0,030 %.

Госстандарт 9389–75 не допускает волнистости, ржавчины, волосовин, плен, раковин, закатов, трещин на поверхности готовых изделий, ржавчины, явления обезуглероживания (полного) ПП. Частичное обезуглероживание возможно, но его глубина не должна превышать 1,5–3 % сечения проволочного изделия.

Проволока поставляется на катушках, а также в мотках. Накручивают ее с таким расчетом, чтобы при разматывании материал не сворачивался «в восьмерки». На катушки и мотки массой менее 250 кг ПП накручивают одним отрезком, более 250 кг – максимум тремя отрезками. Причем в ГОСТ 9389–75 указана необходимость прокладки специальных заглушек в местах, где отрезки разделяются. Один проволочный отрезок не может быть менее 0,3 кг для изделий диаметром до 0,25 мм и менее 30 кг для изделий диаметром более 3 мм килограммов.

Пружинная проволока или из чего изготавливаются пружины

Пружинные материалы

Одним из наиболее важных решений, принимаемых конструктором при расчёте пружин, является решение о назначении материала пружины. Для пружин целесообразно применять высокопрочные материалы, обеспечивающие возможность работы при относительно высоких напряжениях. Пружины из материала с высоким пределом прочности имеют меньшую массу и компактные размеры, экономя рабочее пространство узлов и механизмов.

Однако нельзя сказать, что этот вид материала для пружины плох, а этот – хорош. Решение о выборе материала необходимо принимать исходя из экономической целесообразности и многих факторов: срока службы пружины, наличия циклических или ударных нагрузок, релаксационной стойкости, температурных режимов работы, действия агрессивных сред и т.д.

Одинаково неразумно назначать для неответственной пружины разового срабатывания, дорогую скальпированную клапанную проволоку или в дорогой и ответственный регулятор давления пара ставить пружину из дешёвой углеродистой проволоки, пытаясь немного «сэкономить». И если первый вариант чреват только необоснованными тратами, то действие по второму варианту может привести к серьёзной аварии.

У каждого вида пружинного материала есть свои достоинства и недостатки. Задача конструктора — выбрать оптимальный вариант.

Нагартованная холоднотянутая пружинная проволока

1. Стальная нагартованная холоднотянутая пружинная проволока по ГОСТ 9389

Проволока по ГОСТ9389 применяется для пружин сжатия растяжения и кручения 1 и 2 классов по ГОСТ 13764. Проволока 2 класса отличается от проволоки 1 класса уменьшенной прочностью при разрыве и повышенной пластичностью.

2. Рояльная проволока

Рояльная проволока изготавливается из высококачественной углеродистой стали. Эта проволока широко используется для небольших винтовых пружин, работающих в жёстких напряжённых условиях. По качеству поверхности сравнима с проволокой для клапанных пружин. Высокая прочность рояльной проволоки достигается за счёт легирования углеродом в пределах 0,7-1,0%, холодной многоступенчатой протяжки в размер с применением специальных операций патентирования.

3. Патентированная углеродистая проволока по EN 10270-1, DIN 17223-1

Патентированная углеродистая проволока по EN 10270-1 является аналогом отечественной нагартованной углеродистой проволоки по ГОСТ 9389-75, при этом обладая лучшими характеристиками механических свойств и качеством поверхности.

4. Проволока из легированной стали марки 60С2А по ГОСТ 14963 и ГОСТ 14959

Проволока из легированной стали марки 60С2А имеет высокие упругие и вязкие свойства. Ей характерна повышенная склонность к графитизации и недостаточная прокаливаемость при диаметрах более 20 мм.

Читать еще: Прогон — 3 типа элементов и описание их особенностей

5. Стальная закалённая в масле патентированная проволока по EN 10270-2

Стальная закалённая в масле патентированная проволока по EN 10270-2 является аналогом отечественных марок легированных сталей 60С2А, 51ХФА, 60С2ХА.

6. Проволока из легированной стали марки 51ХФА по ГОСТ 14963 и ГОСТ 14959

Проволока из легированной стали марки 51ХФА имеет повышенную теплоустойчивость. В результате упругих и вязких свойств служит лучшим материалом для пружин I класса по ГОСТ 13764. Для пружин III класса непригодна по причине недостаточно высокой твёрдости.

7. Проволока из легированной стали марки 65С2ВА по ГОСТ 14963 и ГОСТ 14959

Проволока из легированной стали марки 65С2ВА имеет высокие упругие и вязкие свойства. Ей характерна повышенная прокаливаемость.

Нержавеющие и жаропрочные пружинные материалы

8. Нержавеющая высокопрочная пружинная проволока марки 12Х18Н10Т по ТУ 3-1002-77

Нержавеющая высокопрочная пружинная проволока марки 12Х18Н10Т применяется для пружин сжатия, растяжения и кручения, работающих без покрытий в дистилляте, водяном паре, растворах солей и щёлочей, спирте, морской воде, азотной кислоте или её парах, в органических веществах, в условиях тропического климата.

9. Нержавеющая высокопрочная пружинная проволока X10CrNi18-8 AISI 302 EN 10270-3-1.4310, X5CrNi18-10 AISI 304 EN 1.4301

Нержавеющая высокопрочная пружинная проволока AISI 302 EN 10270-3-1.4310 является аналогом отечественного нержавеющего сплава 12Х18Н10Т. Широко применяется для пружин сжатия, растяжения и кручения, работающих без покрытий в дистилляте, водяном паре, растворах солей и щёлочей.

10. Кислотостойкая пружинная нержавеющая проволока X5CrNiMo1810 N 10270-3-1.4401

Кислостойкая холоднотянутая пружинная нержавеющая проволока X5CrNiMo1810 EN 10270-3-1.4401, предназначена для морского оборудования, пищевой промышленности, медицинской техники и других условий, где окружающая среда накладывает очень высокие требования к сопротивлению коррозии.

11. Пружинная проволока из молибден-хром-никелевого сплава Hasteloy C-276

Пружинная проволока из молибден-хром-никелевого сплава Hasteloy C-276 с добавлением вольфрама обладает исключительным сопротивлением к сильным окислителям, минеральным кислотам высокой концентрации и может использоваться в различных условиях при высокой коррозии. Сплав особенно устойчив к точечной и щелевой коррозии.

12. Пружинная проволока из сплава MP 35 N

Пружинная проволока из сплава MP 35 N на никелево-кобальтовой основе, уникально сочетает в себе такие качества как высокая прочность и пластичность, а также исключительное сопротивление коррозии. Сплав MP 35 N оказывает сопротивление коррозии в сероводородной среде, в солёной воде и в другом хлоридном окружении. Исключительно устойчив к образованию трещин и коррозии нагрузок в сернокислых растворах, морской воде и в других тяжелых условиях использования. MP 35 N рекомендуется для условий, где необходима высокая прочность и высокое сопротивление коррозии.

13. Жаропрочная пружинная хромоникелевая проволока ХН77ТЮР (ЭИ437Б) ТУ 14-131-904-96

Жаропрочная пружинная хромоникелевая проволока ХН77ТЮР (ЭИ437Б) ТУ 14-131-904-96 применяется для пружин сжатия растяжения и кручения, работающих в интервале температур от минус 253 до +500?С.

14. Жаропрочная пружинная хромоникелевая проволока из сплава Inconel X-750

Жаропрочный пружинный хромоникелевый сплав Inconel X-750, закаливается методом дисперсионного твердения. Он обладает высоким коэффициентом длительной жаропрочности до температуры 700°C.

15. Жаропрочный пружинный никель-хром-кобальтовый сплав Nimonic 90

Жаропрочный пружинный никель-хром-кобальтовый сплав Nimonic 90, закаленный методом дисперсионного твердения, обладает высокой прочностью в условиях большой нагрузки при температурах до 950°C.

16. Жаропрочный пружинный хромоникелевый сплав Inconel 718

Пружинный хромоникелевый сплав Inconel 718 упрочняется закалкой методом дисперсиионного твердения. Имеет высокую жаропрочность и сопротивление к остаточной деформации при температурах до 700°C.

17. Проволока из жаропрочного сплава ХН35ВТЮ (ЭИ787)

Проволока из жаропрочного сплава ХН35ВТЮ (ЭИ787) применяется для изготовления пружин, работающих в интервале температур от минус 253 до +550°C.

18. Проволока из прецизионного сплава 68НХВКТЮ-ВИ (ЭП578-ВИ)

Проволока из прецизионного сплава 68НХВКТЮ-ВИ (ЭП578-ВИ) применяется для упругих чувствительных элементов, работающих в интервале температур, от минус 196 до +500°C.

19. Проволока из прецизионного сплава 36НХТЮ (ЭИ702)

Проволока из прецизионного сплава 36НХТЮ (ЭИ702) применяется для пружин сжатия, растяжения, и кручения, работающих в интервале температур, от минус 253 до +300°C.

20. Проволока из прецизионного сплава 70НХБМЮ

Проволока из прецизионного сплава 70НХБМЮ применяется для пружин сжатия, растяжения, и кручения, работающих в интервале температур от минус 196 до +650°C.

21. Проволока для пружин из жаропрочной стали марок 10Х11Н23Т3МР (ЭП33), 10Х11Н23Т3МР-ВД (ЭП33-ВД).

Проволока для пружин из жаропрочной стали марок 10Х11Н23Т3МР (ЭП33), 10Х11Н23Т3МР-ВД (ЭП33-ВД)предназначена для пружин сжатия, растяжения и кручения, работающих в агрессивных средах в интервале температур от минус 196 до +550°C.

22. Проволока из прецизионного сплава 44НХТЮ

Проволока из прецизионного сплава 44НХТЮ применяется для пружин сжатия, растяжения, и кручения, работающих в интервале температур от минус 196 до +200°C.

Немагнитные пружинные материалы из цветных сплавов

23. Проволока холоднотянутая БрКМц3-1 ГОСТ 5222-72 из кремнемарганцевой бронзы для изготовления упругих элементов

Читать еще: Кабельные железобетонные лотки, применяемые для прокладки кабеля в земле

Проволока холоднотянутая БрКМц3-1 из кремнемарганцевой бронзы, предназначена для изготовления пружин и упругих элементов, работающих в атмосферных условиях, водяных парах, пресной и морской воде, контактных пружин всех видов в интервале температур от минус 40 до +200°C.

24. Проволока холоднотянутая БрБ2 ГОСТ 15834-77 из бериллиевой бронзы для изготовления упругих элементов

Проволока холоднотянутая БрБ2 из кремнемарганцевой бронзы, предназначена для изготовления пружин и упругих элементов ответственного назначения, работающих в атмосферных условиях, пресной и морской воде, в интервале температур от минус 253 до +150°C.

25. Оловянистая бронза SS 5428-7, DIN 17670/17677: SuSn6

Оловянистая бронза SS 5428-7, DIN 17670/17677: SuSn6, представляет собой антимагнитный устойчивый к коррозии пружинный материал для пружин с умеренными напряжениями.

26. Беррилиевая медь CuBe 250, DIN 17670/17677: CuBe2

Бериллиево-медный сплав CuBe 250, DIN 17670/17677: CuBe2 обладает антимагнитными и кислотостойкими свойствами и прекрасными характеристиками для пружин. Этот сплав имеет среднюю прочность, легко принимает необходимую форму.

Требования к материалу

Пружины для работы в определенных условиях выбираются по типоразмерам с учетом характера и величины нагрузок, характерных для условий эксплуатации. Надежность работы этих деталей определяется многими факторами, в том числе – качеством и структурным состоянием металла/сплава после термической обработки, наличием остаточных внутренних напряжений. Кроме того, важно металлургическое качество стали/ сплава. Так что долговечная беспроблемная эксплуатация начинается с выбора материала с определенным комплексом свойств.

Винтовые пружины сжатия в зависимости от размеров, выполняемой работы и других факторов изготавливаются из различных сталей/сплавов, в том числе из конструкционных рессорно-пружинных, нержавеющих, других.

Наиболее широко используемыми материалами можно назвать сталь 60С2А ГОСТ 14959-79, а также 50ХФА, 51ХФА, 60С2ХФА и аналогичные сплавы. Из нержавеющих самое широкое применение находит сталь 12Х18Н10Т.

Классификация сталей пружинных

Углеродистые. Марки 65; 70;75; 80 и 85. Легированные. Все остальные, в обозначении которых минимум 2 позиции.

Марки и специфика применения пружинной стали

50ХГ (ХГА) – рессоры, пружины всех видов транспорта, в том числе, ж/д.

50ХГ ФА – для изделий особого назначения. 50ХСА – в основном для часовых пружин. 50ХФА – измерительные ленты; детали, подвергающиеся повышенному нагреву (до +300 ºС); конструктивные элементы, отвечающие высоким требованиям по усталостной прочности.

51ХФА – то же, что и для аналога 50-й серии. Кроме того, изготовление пружинной проволоки сечением до 5,5 мм; лент и катанки.

55С2 (С2А, С2ГФ) – рессоры, пружины и тому подобное.

55ХГР – полосовая сталь для рессор от 3 до 24 мм толщиной.

60Г – любые детали пружинного типа, которые должны соответствовать высоким требованиям по износостойкости и упругости.

60С2 (С2А, С2Г, С2Н2А, С2ХА) – диски фрикционные, рессоры и пружины категории «высоконагруженные».

60С2ФХА – аналогичные детали, материалом для изготовления которых является сталь крупная, калиброванная.

65 – для деталей, испытывающих значительные вибрации и подвергающихся трению в процессе эксплуатации механизмов.

65Г – для конструктивных элементов, не подвергающихся ударным нагрузкам, высокой износостойкости. 65ГА – проволока, прошедшая термообработку (1,2 – 5,5 мм). 65С2ВА – высоконагруженные детали (рессоры, пружины и так далее).

68 (ГА) – аналогично 65ГА.

70 (Г) – аналогично 60Г.

70Г2 – то же; кроме того, часто используется при изготовлении ножей землеройных механизмов. 70С2ХА (С3А) – см. 65С2ВА. 70ФГФА – см. 65ГА.

75, 80, 85 – пружины различной конфигурации (плоские, круглые), к которым предъявляются повышенные требования по основным параметрам – износостойкость, упругость, прочность.

SL, SH, SM, ДН, ДМ – для пружинных изделий, которые эксплуатируются в условиях как статических, так и динамических нагрузок.

КТ-2. Такая пружинная сталь используется в производстве проволоки холоднокатаной, из которой делают пружины без закалки, с холодной же навивкой.

Какая проволока используется для производства пружин