Закалка пружинной стали

Самостоятельное изготовление и закалка пружины

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:

ХХХХХ (1) – Х (2) – Х (3) – Х (4) – ХХ (5) – ХХ (6) ГОСТ 14963-78 (7)

  • 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

Чтобы изготовить пружину в домашних условиях, необходимо определиться с такими характеристиками:

  • 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:

При изготовлении изделия своими руками необходимо придерживаться следующих простых правил:

  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.

Читать еще:  Виды термообработки стали

В производственных условиях пружины укладывают в сетчатую корзину, иногда предварительно прогрев их (зависит от марки стали). Эту корзину помещают в закалочную печь, которая нагрета до необходимой температуры и выдерживают определенное время с целью прогрева материала по всему сечению. С этой же целью пружины скрепляют проволокой или помещают в специальную обойму. Время выдержки для каждой марки стали рассчитывается и выбирается с учетом материала пружины и ее диаметра. На производстве обычно пользуются специальными диаграммами. Закалочная среда подбирается также в зависимости от этих параметров. Это может быть масло, жидкая закалочная среда, воздух и др. Жидкая среда представляет собой воду, в которую добавлены мел, известь или мыло в определенных количествах. Наличие в водной среде этих элементов позволяет уменьшить скорость охлаждения и избежать возникновения трещин в металле 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.

Качество изготовления и надежность работы изготовленной в домашних условиях пружины зависит от технологии ее изготовления. Грамотно выполненная термообработка уменьшит остаточные деформации, увеличит упругость и вязкость. Закалить – это значит получить высокие качественные показатели, которые позволят использовать пружину в изделиях ответственного назначения.

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.

Закалка пружинно-рессорной стали 65г

И холодное оружие согревает душу. Ара Багдасарян

Мастерская «Зброевы фальварак» на протяжении нескольких лет занимается изготовлением мечей и иного клинкового оружия для рыцарских фестивалей. Основной маркой стали, с которой работает наша мастерская, является сталь 65г.

Данная сталь в силу своих свойств, считается одной из лучших для изготовления длинноклинкового оружия предназначенного для рыцарских турниров.

Однако свойства стали, которые приобретаются в ходе изготовления меча, во многом есть результат правильной термической обработки . Так как же производится закалка стали 65г?

Нагрев стали, цвет в зависимости от температуры

Согласно справочнику, термообработка клинка должна происходить при следующих показателях:
закалка 830 (масло), отпуск 470 (воздух) HRC 38-45
закалка 810 (масло), отпуск 360 (воздух) HRC 44-49
закалка 830 (масло), отпуск 200 (воздух) HRC 44-49

В зависимости от толщины и площади детали, при отпуске от 200 до 400 градусов, может быть получена твердость в 55 единиц.
В случае с нашей мастерской, мы даем закалку на клинок в 52-55 единиц, соответственно закалка клинка происходит при температуре 830, а отпуск при 200 градусах. Конечно, это большая твердость для стали 65г, в этом процессе главное опытность термиста , потому что не правильно каленый клинок станет хрупким. Нужно чтобы клинок был достаточно мягким, т.е. при ударе о кромку лезвия не возникало сколов, кромка должна проминаться, а не откалываться.
Испытания нашей мастерской показали, что наши клинки соответствуют данным требованиям. Но еще раз, хочется повториться, что в деле термической обработки самое важное, это опыт термиста.
Сам процесс термической обработки стали происходит так:
Клинок перед закалкой нужно подогреть, а затем положить на коробчатый или П-образный противень и засыпать слоем отработанного древесно-угольного карбюризатора (так же может использоваться бура, у нее есть положительные свойства. Клинок после термообработки в среде буры требует меньшей шлифовки. Затем печка нагревается до температуры 830 градусов и выдерживается определенное время, в зависимости от толщины заготовки, в нашем случае клинка. Затем меч достается из печи и погружается в бак с маслом. Нужно помнить, что горячие детали с углем могут вспыхнуть и посему нужно быть осторожным при выполнении этого процесса. Также, нужно не забывать, что детали не должны успеть остыть после того как будут извлечены из печи. То есть бак с маслом должен находиться на весьма близком расстоянии от печи. Будет правильным, после закалки в масле обезжирить заготовку в горячем (90 град.) водном растворе ПАВ, например “Фери” или более дешевых аналогах. В крайнем случае, можно обезжирить клинок таким способом: дать маслу стечь, и просушить при температуре около 300 градусов, 2 часа, в результате масло высохнет, после чего можно делать отпуск на заданную твердость.
Небольшие заготовки охлаждаются на воздухе, крупные – в замкнутом пространстве (ящике).
Если требования к твердости не предъявляются, то можно и вообще не калить. Сделайте отжиг-нормализацию. Получите мелкозернистую, ровную структуру. Что касается времени отпуска, то есть правило. Чем больше углерода в стали, тем меньше должна быть скорость нагрева (это правило касается и отжига и закалки).
В целом, этот процесс требует большого опыта, т.е. сделать все по инструкции в данном случаи не получится.
Поэтому ищите хорошего термиста или готовьтесь к серьезному испытанию и материальным затратам.

Читать еще:  Твердость стали по Моосу

Технология изготовления и закалки пружины своими руками

Практически каждый домашний мастер знает, что почти из любой проволоки возможно сделать пружину и с успехом ее использовать в быту. В основном проблем с самостоятельным изготовлением детали не возникает. Однако иногда возникают ситуации, в которых необходимо сделать либо пружину нестандартных габаритов, либо придать ей повышенную прочность и упругость. Для этого следует прибегнуть к операциям термообработки. Закалить пружину в домашних условиях вполне реально. Само собой, что самодельную деталь не стоит использовать в особо ответственных устройствах, работающих при повышенной нагрузке. Для таких целей рекомендуется использовать пружины, изготовленные в заводских условия. Но для домашнего применения в устройстве, работающем в облегченном режиме рассматриваемая технология вполне подходит.

Необходимые инструменты и материалы

Для того, чтобы изготовить и закалить пружину из проволоки своими руками необходимо:

  • Стальная проволока. Диаметр подбирается исходя из необходимых характеристик будущего изделия.
  • Обыкновенная газовая горелка.
  • Слесарный инструмент: пассатижи, молоток и т.п.
  • Тиски.
  • Печка. Это может быть, при ее наличии, специальная или же обычная бытовая.

Облегчить процесс навивания спирали способны дополнительные приспособления, которые подбираются индивидуально в соответствии с размерами и жесткостью пружины.

Если использование и закалка предполагается из проволоки диаметром меньше 2 миллиметров, то она может предварительно не нагреваться. Она без проблем будет гнуться и без этой операции. Однако при этом до начала намотки рекомендуется ее разогнуть ее по всей длине и полностью выровнять.

При использовании проволоки диаметром более 2 миллиметров ее следует до начала работы обжечь. Без данной операции выровнять и навить ее будет проблемно.

Особенности операции

  • Верно подобранная основа является залогом успеха. В заводских условиях для изготовления применяется сплав цветных металлов (65Г, 60ХФА, 60С2А, 70СЗА, Бр. Б2), легированная или углеродистая сталь. Во время домашнего изготовления оптимальной основой будет старая пружина необходимого диаметра.
  • Для отжига лучше всего подойдет особая печь. При отсутствии таковой подойдет из кирпича или металла.
  • Для охлаждения после нагрева рекомендуется применять трансформаторное масло. При его отсутствии подойдет веретенное.

Последовательность действий

1. Прежде, чем закалить проволоку для пружины следует проверить материал основы и убедиться, что используемая проволока углеродистой стали.

2. Процедура отжига, как сказано ранее, способна добавить пластичности. Это облегчит процесс выравнивания и намотки на оправку. Для этого можно особую печь или любую подходящую. В быту закалять возможно в наиболее подходящей конструкции (металлической или кирпичной). Для этого разжигается обычный костер и после в уголь помещается будущая пружина. После нагрева заготовки докрасна проволоку нужно изъять и позволить остыть естественным путем. Остывшая проволока будет существенно мягче и с ней можно будет комфортно работать.

3. Размягченную проволоку следует полностью выровнять и приступить к намотке на оправку подходящего диаметра. Во время проведения процедуры нужно контролировать плотное расположение витков друг к другу. Для упрощения можно пользоваться шуруповертом.

4. Для придания требуемой упругости потребуется провести закаливание. Благодаря этой термической обработке деталь получается более твердая и прочная. Закалка пружин предполагает их прогрев до температуры от 830 до 870 градусов. Для этого допускается пользоваться газовой горелкой. Ранее уже мы говорили про закалку металла в домашних условиях.

Читать еще:  Сварочные электроды для нержавеющей стали

Дома вряд ли сыщется подходящий термометр, которым возможно точно определять температуру детали. Поэтому можно ориентироваться по цвету металла. Когда необходимая температура достигнута заготовка станет светло-красной. Рекомендуем посмотреть видео с подробным рассказом о температуре нагрева. После этого пружина помещается в охлаждающую среду (масло).

5. После закаленную пружинку требуется подержать в сжатом состоянии. Для этого необходимо от 20 до 40 часов.

6. В завершение провести обработку и подгонку до требуемых размеров.

Верное проведение подобного упрочнения позволит с успехом использовать пружину в домашних механизмах.

Техническая документация, статьи.

Конструкционная рессорно-пружинная сталь 65Г.

Упругие элементы различных механизмов, витые и пластинчатые пружины рессоры производят из конструкционной рессорно-пружинной стали 65Г. Она отличается от бериллиевой стали своей относительно низкой усталостной прочностью. Однако стоит заметить, что именно она является наиболее дешевой из всех пружинных сталей и имеет высокую твердость и упругость. Если ее подвергнуть закалке, то довести твердость можно до 61 единицы по заданной шкале, работа пластинчатых пружин при такой твердости на изгиб не будет превышать несколько градусов. Эластичность стали имеет большое значение при обработке ее давлением (штамповка, прокат, ковка). Чаще всего для ее обработки осуществляется только горячий прокат с максимальной скоростью деформирования и количеством клетей с формующими валиками. Для стали 65Г не рекомендуется холодный прокат, так как он может вызвать растрескивание при термообработке готовых изделий в местах, где имеются дефекты. Этот вид стали имеет в своем составе большое количество углерода (0,65-+0,03%), что практически соответствует инструментальным сталям, поэтому нежелательно проводить ее длительное нагревание до высоких температур. Содержание марганца (около 1%) приводит к измельчению структурного зерна при ее обработке высоким давлением. Никель и хром в небольших количествах (по 0,2%) в соединении с углеродом и марганцем придают стали 65Г высокую закаливаемость. Эта характеристика и невысокая цена дает данному виду стали широкое применение в быту для изготовления режущих инструментов и ножей. Упругость стали при любой твердости придает содержащийся в ней кремний (около 0,3%). Для того чтобы избежать образования трещин и внутренних дефектов в процессе производства сталь проходит раскисление ферромарганцем и кислородную конверсию, что обеспечивает ее глубокую очистку. Даже при отрицательных температурах сталь сохраняет свои прочностные свойства. Эти качества дают возможность производителям изготавливать рессоры из нее для автомобилей, которые будут эксплуатироваться в зонах с умеренным климатом, а при должной термической обработке и в субполярном. Термическая обработка не должна происходить при температуре выше 400 градусов в окислительных средах и на открытом воздухе. Эти условия могут привести к выгоранию углерода в поверхностных слоях и образованию трещин и заусенцев. При низкотемпературном отпуске используют селитряные ванны. Они удобны особенно для мелких деталей, которые имеют небольшую упругую деформацию при работе. Стандартным методом термообработки будет закалка стали в масле при температуре от 830 до 850 градусов, в дальнейшем проводится ее отпуск в электропечи или солевой ванне. В печи при отпуске необходимо удалить с поверхности обрабатываемых деталей остатки масла, так как они могут нарушить равномерность прогрева, и, вследствие, будет нарушен весь режим тепловой обработки. Масла удаляются с небольших изделий галтовкой с добавлением древесных опилок или промыванием горячей водой с ПВА. Время нагрева при глубоком отпуске и закалке необходимо минимизировать, так как высокоуглеродистые стали склонны к агрегации неметаллических примесей и нарушению структуры. Для регулирования температуры применяют термостатирование печей, индукционно-резистивный нагрев и ИК-пирометры. Сталь 65Г при резких переменах температур имеет склонность к короблениям, поэтому изделия необходимо погружать при охлаждении в масло или в соляную ванну вдоль оси симметрично. Гальваническим покрытием изделий из стали 65Г является оцинковка. Это наиболее распространенный способ для предохранения от коррозии. В местах, где имеются дефекты, поверхностные слои насыщаются водородом. Для защиты от коррозии изделия нагревают в масляной ванне до температуры 150-180 градусов. В процессе нагрева жидкие и газообразные вещества в полости дефекта расширяются и смачиваются минеральным маслом. Молекулы масла вовлекаются в каталитическое дегидрирование с поверхностью и сшивкой, что приводит к хорошей антикоррозийной защите проблемных мест.

Популярный металлопрокат

109428, г.Москва, 1-й Вязовский проезд, д.5, строение 1

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector