Самостоятельное изготовление и закалка пружины

Самостоятельное изготовление и закалка пружины

Закалка пружины как вид термической обработки. Требования к материалу для изготовления изделия, ГОСТ. Условное обозначение проволоки для пружин. Нюансы процесса изготовления и способы закалки в домашних условиях.

Закалить пружину – это значит подвергнуть ее термической обработке с целью повышения прочности, упругости, твердости и пластичности изделия, что в результате отразится на физико-химических свойствах и сроке эксплуатации. Сущность процесса заключается в нагреве до температуры, при которой структура металла переходит в особое состояние, и высокоскоростном охлаждении в различных средах, включая охлаждение на воздухе. Выбор технологии закалки зависит от марки стали, из которой изготовлена пружина и диаметра проволоки. Такую операцию выполняют в производственных и домашних условиях.

Самодельную пружину не рекомендуется использовать в устройствах, работающих при повышенных нагрузках.

Требования к проволоке и ее диаметру

Стальная проволока для изготовления пружины, которая впоследствии будет подвергаться закалке, должна соответствовать требованиям, указанным в ГОСТ 14963-78. Согласно документу она классифицируется по таким признакам:

• способу навивки (холодным способом и горячим);
• способу отделки поверхности (без отделки и с отделкой);
• точности изготовления (нормальная и повышенная);
• классу механических свойств (общего и ответственного назначения);
• диаметру (от 0,5 до 14 мм);
• виду поставки (в прутках или мотках).

На промышленных предприятиях методом холодной навивки изготавливают пружины из проволоки, диаметр которой не превышает 16 мм, горячим способом – вплоть до 80 мм. При этом на производстве они навиваются с помощью вращающейся оправки, подающих роликов и одного или двух упорных штифтов.

Изготавливают изделия из проволоки марок 51ХВА, 70С3А, 65С2ВА, 60С2А, 65Г, 60ХВА с поверхностью шлифованной, полированной или без шлифования и полировки. По этому признаку и способу изготовления проволока выпускается в прутках или мотках таких групп:

• А, Б, В, Г, Е – со специальной отделкой;
• Н – без отделки.

Условное обозначение проволоки в технической документации и на сопроводительных бирках состоит из цифр и букв:

• 1 – марка стали;
• 2 – способ отделки поверхности;
• 3 – точность изготовления;
• 4 — класс механической точности;
• 5 — способ навивки;
• 6 — диаметр в мм;
• 7 — обозначение стандарта.

Например, проволока с полированной поверхностью, изготовленная из стали 60С2А повышенной точности I класса для пружин горячей навивки диаметром 2,0 мм будет иметь следующее обозначение:

60С2А – А – П – I – ГН – 2,0 ГОСТ 14963-78

В государственном стандарте оговариваются допустимые предельные отклонения, овальность и недопустимость наличия определенных видов дефектов, а также способы упаковки и транспортировки.

Изготовление пружины своими руками

• маркой стали, из которой будет изготавливаться изделие;
• диаметром проволоки;
• количеством навиваемых витков;
• шагом витка.

Самодельное изделие может изготавливаться на оправке и с помощью шуруповерта. Понадобятся еще кусачки, молоток, тиски, источник нагрева (печь, газовая горелка, костер), среда для охлаждения и дополнительные приспособления.

Самый простой способ изготовления – это намотать провод на какой-либо стержень подходящего диаметра вручную. При этом необходимо следить за тем, чтобы витки плотно прилегали друг к другу.

Процесс изготовления пружины с помощью шуруповерта можно посмотреть на видео:

1. Проволока должна быть абсолютно ровной. Если изделие изготавливают из неровной или старой пружины, она обязательно должна быть выровнена.
2. Проволока должна быть очищена от ржавчины, масел и других загрязнений. Для этого используют содовый раствор или химические средства, позволяющие растворить масла и снять ржавчину. Протирать проволоку рекомендуется опилками.
3. Проволока диаметром более 2 мм перед навивкой должна быть подвергнута процедуре отжига путем нагрева докрасна (температура в пределах 400 °C) и охлаждения на воздухе.
4. При намотке необходимо контролировать положение витков относительно друг друга. Они должны плотно прилегать один к одному.

Закалка пружин в домашних условиях может выполняться несколькими способами: с помощью газовой горелки, нагревом в печи, изготовленной из кирпича или камня, или просто в костре. Нагрев должен производиться до температуры около 870 °C. На глаз это определяется цветом проволоки: она в процессе нагрева делается почти белого цвета. Затем ее необходимо поместить в масло (трансформаторное, веретенное или другую жидкую среду), которое обеспечит медленное охлаждение. Напомним, что быстрое охлаждение может вызвать возникновение трещин, которые отрицательно скажутся на качестве пружины.

В домашних условиях обычно используют в качестве жидкой среды мыльный раствор или трансформаторное масло, которое налито в достаточном количестве в емкость. Пружины должны полностью погружаться в нее и остывать там до комнатной температуры.

Изготовленную кустарным способом пружину рекомендуется выдержать на протяжении некоторого времени в сжатом состоянии. Обычно время выдержки лежит в пределах от 20 до 40 часов.

Термообработка пружины с применением доступных средств показана на видео:

Просим тех, кто занимался изготовлением пружин в домашних условиях, поделиться опытом в комментариях к тексту и рассказать, каким способом выполнялась подготовка к навивке, сам процесс изготовления и термическая обработка.

Бочкообразная пружина

На предприятиях ТМ Фобос организовано производство бочкообразных пружин. Это пружина сжатия, скрученная по спирали, но при этом средние витки шире чем верхние и нижние. Это придает пружине форму бочки. Такая форма существенно уменьшает нагрузку на шток, которая возникает от давления под весом конструкции автомобиля. Вся конструкция обеспечивает упругую связь между пружиной и колесом. В результате такое воздействие пружины снижает нагрузку на амортизатор подвески и значительно увеличивает срок его эксплуатации. В отличие от другого варианта подвески (когда используют рессору или конструкцию с торсионами) пружина подвески существенно меньше по размерам и также максимально проста для монтажа и последующей эксплуатации. Форма «бочки» практически нивелирует эффект раскачивания — который является причиной переворачивания авто с рессорами на резких поворотах. Базовый материал для производства бочкообразной пружины — специальная сталь, которая благодаря особой дополнительной обработке возвращается в изначальное состояние.

Значительная часть автолюбителей и профессионалов считает пружины в форме бочки более качественными и надежными. Витки с переменным диаметром и шагом обладают более эффективными параметрами. Если загруженность автомобиля невысокая и следовательно нагрузка на подвеску не очень большая — жесткость пружины в норме. Когда вес автомобиля увеличивается и нагрузка на пружину растет — увеличивается и жесткость пружины. В результате машина становится более устойчивой и более управляемой. Как правило при установке на подвеску автомобиля пружин данного типа необходимо подбирать специальные стойки, применяемые для монтажа в именно бочкообразных.

Чаще всего бочкообразные пружины используются в подвеске легковых автомобилей спортивного стиля. Но даже для обычных моделей установка такого типа пружин дает возможность использовать более спортивный (или агрессивный) стиль вождения за счет вышеописанных особенностей конструкции.

Ниже описан технологический процесс проверки параметров и характеристик пружины. Для этого её уменьшают под давлением определенной нагрузки до отметки контроля. По этим контрольным отметкам создают различные классы, например для автомобилей Волжского автозавода их делают красного цвета. Важно знать, что максимально возможный перекос подвески для пружин одной группы не должен превышать четыре миллиметра. Разумеется, что при использовании более жестких (или «сильных») марок подвеска авто будет выше и клиренс увеличится. При этом следует помнить, что собственно жесткость не зависит от класса пружины.
В соответствии со стандартом жесткость пружины не может быть выше или ниже номинальной более чем на три процента. Но дополнительной сортировки по данному параметру нет. Все пружины подвески автомобиля должны быть одного класса, в случае необходимости возможен монтаж пружин группы Б на заднюю подвеску и группы А на переднюю.

Предприятие ТМ Фобос производит для российских и импортных автомобилей бочкообразные пружины по чертежам (или техническому заданию) заказчика. Такая пружина не только придает машине агрессивный, спортивный внешний вид, но главная задача — повысить устойчивость и управляемость за счет уменьшения крена на поворотах.

Производство пружин: плюсы и минусы способов навивки

Все без исключения винтовые пружины производятся путем навивки стального прутка или ленты на основу. В этой статье мы сравним разные методы навивки, используемые для изготовления пружин сжатия и растяжения на современных производствах.

Автоматизированная холодная навивка

На сегодняшний день самый распространенный способ. При помощи специальных агрегатов, которыми могут служить станок для навивки пружин с ЧПУ или обычный токарный станок, пруток или лента навиваются на основу с соблюдением определенного диаметра, шага витков пружины и других важных параметров. Главная особенность метода заключается в том, что сталь предварительно не разогревается, а скручивается в пружину в холодном состоянии.

После навивки винтовые пружины могут также пройти процедуры закалки и отпуска для снятия напряжения металла, что улучшает прочность и эксплуатационные качества готового продукта. Однако эти этапы не являются обязательными.

Достоинства и недостатки автоматизированной холодной навивки:

+ сравнительно низкая стоимость метода;

+ наличие необходимого оборудования на всех предприятиях по производству пружин в — Санкт-Петербурге и других городах;

— можно использовать только пружинную проволоку диаметром менее 16 мм;

— твердая сталь может сломаться при навивке.

Ручная холодная навивка

При изготовлении пружин поштучно или малыми партиями может применяться также ручная навивка. При этом заготовка для будущей пружины тоже остается в холодном виде, однако за ее скручивание отвечает не автоматика, а человек. Подобный метод используется редко (в основном при кустарном производстве), так как допущенные оператором погрешности могут быть велики, что скажется на качестве исходного продукта.

Достоинства и недостатки ручной холодной навивки:

+ дешевизна;

+ нет необходимости в специальных агрегатах;

+ применяется, когда нецелесообразно задействовать автоматику;

— срабатывает «человеческий фактор»;

— трудно добиться требуемых параметров и контролировать качество;

— высокий процент брака.

Горячая навивка

Изготовить пружины методом горячей навивки можно только в автоматизированном режиме, причем с помощью достаточно сложного и дорогостоящего оборудования. В процессе навивки пруток или лента разогреваются до определенной температуры и, после обработки концов, навиваются на основу. Закалка и отпуск являются обязательными этапами этого способа производства. Полученные в итоге изделия отличаются хорошими эксплуатационными характеристиками. Кроме того, так можно сделать пружины из проволоки большого диаметра.

Достоинства и недостатки горячей навивки:

+ улучшенные технические характеристики готового изделия;

+ можно использовать проволоку большого диаметра;

+ подходит для изготовления крупных пружин для больших механизмов;

— дорогое оборудование;

— отсутствие оборудования у многих российских предприятий.

Продукция от Сланцевского завода пружин

Каждый метод навивки пружин имеет как свои недостатки, так и преимущества. Залогом выпуска качественной продукции служит выбор правильного метода в конкретной ситуации и тщательный контроль всех этапов.

Одним из производителей пружин в Санкт-Петербурге является наша компания. Мы создаем пружины исключительно автоматизированными методами с использованием качественного импортного оборудования и занимаемся изготовлением пружин в Санкт-Петербурге на заказ, по чертежам наших клиентов.

Как навить бочкообразную пружину

Пружины — детали, необходимые во многих поделках. Но их часто не хватает. Поэтому мы решили сегодня поговорить о том, что нужно иметь, чтобы можно было самим изготавливать пружины.

Из тонкой проволоки небольшую пружину проще всего навить в приспособлении, которое вы видите на рисунке 1.

По внутреннему диаметру будущей пружины подбирают стальной пруток, один конец загибают — получается ручка. Затем берут две дощечки (желательно из мягкой древесины), крепко связывают их проволокой или сбивают маленькими гвоздиками и просверливают сбоку по диаметру прутка сквозное отверстие. Сверху дощечек, перпендикулярно проделанному отверстию, просверливают еще одно отверстие, только теперь уже под проволоку, из которой будет навиваться пружина. На конце прутка делают прорезь — тоже под проволоку. Затем зажимают дощечки в тиски, вставляют в них пруток, а сверху просовывают проволоку-заготовку так, чтобы конец ее вошел в прорезь прутка. Теперь можно навивать пружину, вращая ручку по часовой стрелке. Пруток тянет проволоку, она проминает древесину дощечек и аккуратно навивается спиралью (рис. 1).

Это самый распространенный способ изготовления пружин, но не самый универсальный и удобный. Приспособление, которое вы видите на рисунке 2, думаем, убедит вас в этом.

Небольшой станок пригодится вам дома в мастерской. На нем вы сможете навивать пружины диаметром примерно до 10 мм. Рисунок наглядно иллюстрирует процесс изготовления пружин, поэтому остановимся подробнее на том, как и из чего станок сделать. Основной узел приспособления — вращающийся зажим. Детали его придется выточить на токарном станке, но их можно изготовить и вручную.

Сначала выточите из стального прутка диаметром 18—20 мм головку зажима. С боков и снизу просверлите в ней отверстия под резьбу М6. С торцов в головку будут вставляться на резьбе зажимная гайка и ручка, сделанная из стального стержня диаметром 6 мм и дерева. Снизу же в нее ввинчивается шпилька-оправка с резьбой М6 на конце и стопорной гайкой. Чтобы проволоку-заготовку было удобнее зажимать, проточите в головке канавки разной ширины — в них вы будете вставлять проволоку, а потом зажимать ее гайкой. Изогнутую Г-образно ручку закрепите контргайкой так, чтобы ее деревянная часть была направлена вверх.

Когда вращающийся зажим будет собран, приступайте к основанию приспособления. Его можно сделать из металла, текстолита, гетинакса или крепкого дерева, например дуба. В центре основания просверлите отверстие диаметром 5 мм и вставьте в него штифт-упор.

Чтобы на приспособлении можно было навивать разные по диаметру пружины, нужно иметь несколько шпилек-оправок. Поэтому выберите самые ходовые размеры пружин, например диаметрами 3, 5, 6, 8 мм, и разметьте на основании, вокруг штифта, отверстия для шпилек-оправок — тоже диаметрами 3, 5, 6, 8 мм.

Расстояние от размеченных отверстий до штифта, как вы уже, вероятно, догадались, зависит от толщины проволоки, из которой изготавливается пружина (на рисунке это расстояние обозначено буквой «а»). Для выбранных нами диаметров пружин можно использовать проволоку толщиной соответственно 0,5—0,6 мм, 1 мм, 1,5 мм и 2 мм. Отверстия для шпилек-оправок сверлите неглубоко — примерно на 10—11 мм.

Если же вы хотите, чтобы на станке можно было навивать пружины диаметром 18—20 мм, модернизируйте основание станка (см. рис. 3). Г-образная форма основания и подвижный болт-фиксатор сделают приспособление не только более мощным, но и более удобным в обращении.