Пружинная проволока для изготовления упругих элементов
Пружинная проволока сортовой металлопрокат круглого сечения, предназначенный для производства пружин, рессор, торсионов, пружинных шайб и других упругих деталей, работающих в условиях циклических знакопеременных нагрузок. Материал изготавливается из углеродистых и легированных марок стали с последующей термической обработкой (патентирование, закалка, отпуск), обеспечивающей высокий предел упругости и релаксационную стойкость. Поставляется в бухтах или на катушках, в зависимости от диаметра и класса прочности.
Классификация и технические параметры
В зависимости от механических свойств и технологии производства пружинная проволока делится на три основных класса:
- Класс 1 нормальная прочность. Используется для пружин сжатия и растяжения в бытовой технике, мебельной фурнитуре, неответственных узлах механизмов.
- Класс 2 повышенная прочность. Применяется в автомобильных амортизаторах, клапанных пружинах двигателей внутреннего сгорания, торсионах подвески.
- Класс 3 высокая прочность (пружинная проволока холодной навивки). Предназначена для особо нагруженных пружин в железнодорожном транспорте, горнодобывающем оборудовании, нефтегазовых клапанах.
Диаметр проволоки варьируется от 0,2 до 12,0 мм. Допуски по диаметру регламентируются ГОСТ 9389-75 и DIN 17223. Временное сопротивление разрыву для класса 3 достигает от 1800 до 1950 МПа, для класса 2 от 1600 до 1800 МПа. Относительное сужение после разрыва составляет не менее 35% для всех классов.
| Класс прочности | Диаметр, мм | Временное сопротивление в, МПа | Число перегибов, не менее | Марка стали |
|---|---|---|---|---|
| 1 | от 0,5 до 5,0 | от 1400 до 1700 | 6 | 65Г, 70 |
| 2 | от 0,3 до 8,0 | от 1600 до 1850 | 5 | 60С2А, 65С2ВА |
| 3 | от 0,2 до 6,0 | от 1800 до 1950 | 4 | 70С3А, 60С2ХА |
Материалы и покрытия
Основные марки стали для производства пружинной проволоки: 65Г, 70, 60С2А, 65С2ВА, 70С3А, 60С2ХА. Легирование кремнием (до 2,5%) и хромом (до 1,2%) повышает прокаливаемость и сопротивление усталости. Для защиты от коррозии применяются следующие виды покрытий:
- Оцинкованная пружинная проволока цинковое покрытие толщиной от 10 до 40 мкм, наносимое горячим способом или гальванически. Рекомендуется для работы в условиях повышенной влажности (сельхозтехника, системы вентиляции).
- Фосфатированная фосфатная плёнка для временной антикоррозионной защиты и улучшения смачиваемости при навивке.
- Без покрытия (светлая) поставляется с масляной консервацией, применяется в закрытых узлах с масляной средой (гидроцилиндры, амортизаторы).
Технологические особенности обработки
Пружинная проволока класса 3 поставляется в нагартованном состоянии (холодное волочение с обжатием до 70%). Для снятия внутренних напряжений перед навивкой пружин требуется низкотемпературный отпуск при температуре от 200 до 300 C. При изготовлении пружин сжатия с отношением высоты к диаметру более 3 необходимо применять термофиксацию для стабилизации геометрии. Рекомендуемая скорость навивки на станках-автоматах от 10 до 30 м/мин в зависимости от диаметра и класса прочности.
Применение в промышленности
- Автомобилестроение клапанные пружины ДВС, пружины подвески, торсионы стабилизаторов, пружины сцепления.
- Железнодорожный транспорт рессоры тележек вагонов, пружины буксовых узлов, амортизаторы ударно-тяговых приборов.
- Нефтегазовое оборудование пружины предохранительных клапанов, обратных клапанов, компенсаторов гидроударов.
- Станкостроение пружины зажимных патронов, возвратные пружины суппортов, пружины муфт предельного момента.
- Энергетика пружины выключателей высоковольтных ячеек, пружинные контакты разъединителей.
Вопросы и ответы
Какую марку стали выбрать для пружин, работающих при температуре до 250 C?
Для температур до 250 C применяют легированные стали 60С2А или 65С2ВА. Они сохраняют упругие свойства без снижения твёрдости. При более высоких температурах (до 400 C) используют теплостойкие стали типа 60С2ХА.
Чем отличается пружинная проволока класса 2 от класса 3?
Класс 3 имеет более высокое временное сопротивление (от 1800 до 1950 МПа против от 1600 до 1800 МПа) и меньший допуск по диаметру. Проволока класса 3 проходит дополнительное патентирование и холодное волочение с большим обжатием, что обеспечивает повышенную усталостную прочность.
Можно ли использовать оцинкованную пружинную проволоку в пищевом оборудовании?
Оцинкованная проволока не допускается к контакту с пищевыми продуктами из-за возможной миграции цинка. Для пищевой промышленности применяют проволоку из нержавеющей стали (12Х18Н10Т) или с полимерным покрытием.
Какой допуск по диаметру у пружинной проволоки по ГОСТ 9389-75?
Для диаметров от 0,2 до 1,0 мм допуск составляет 0,02 мм, от 1,0 до 6,0 мм 0,03 мм, свыше 6,0 мм 0,05 мм. Для проволоки класса 3 допуски уже на 2030%.