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.
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
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.
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.
Проволока пружинная ГОСТ (9389-75)
Требования, предъявляемые к функциональным качествам пружинной проволоки из стали, определяются стандартом ГОСТ 9389-75. Что касается разделения изделия на условные категории, то проволока пружинная классифицируется согласно точности изготовления, марок и классов механической прочности, а также в соответствии с маркой стали, используемой для производства изделия.
В зависимости от точности изготовления стальная пружинная проволока бывает:
- Нормальной точности.
- Повышенной точности (условное обозначение П). Данная разновидность используется в процессе производства наиболее ответственных узлов тех или иных устройств.
В соответствии с показателями механической прочности стальная углеродистая пружинная проволока подразделяется на марки (А, Б, В), а также на классы (1, 2, 2А и 3).
Диаметр готового изделия может находиться в пределах от 0,2 до 8 миллиметров. От данного показателя, а также от точности изготовления проволоки пружинной зависит ее конечная стоимость.
Так, проволока с меньшим диаметром будет стоить дороже, чем более толстый аналог.
После изготовления изделие в большинстве случаев обрабатывается специальным консервационным маслом, защищающим проволоку от негативного воздействия коррозии. Бухты и мотки, в которых поставляется готовое изделие, упаковываются полимерной пленкой и влагонепроницаемой бумагой. На поверхности проволоки пружинной не должны присутствовать зазубрины, трещины, закаты или ржавчина.
ГОСТ 9389-75 Проволока стальная углеродистая пружинная. Технические условия (с Изменениями N 1-5)
ПРОВОЛОКА СТАЛЬНАЯ УГЛЕРОДИСТАЯПРУЖИННАЯ
Carbon steel spring wire. Specifications
МКС 77.140.65 ОКП 12 2100
Дата введения 1977-01-01
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 17.07.75 N 1830Изменение N 5 принято Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 20 от 01.11.2001)За принятие проголосовали:
Наименование национального органа по стандартизации
Госстандарт Республики Беларусь
Госстандарт Республики Казахстан
3. ВЗАМЕН ГОСТ 9389-60
4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
5. Ограничение срока действия снято по протоколу N 2-92 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 2-93 )
6. ИЗДАНИЕ с Изменениями N 1, 2, 3, 4, 5, утвержденными в феврале 1983 г., декабре 1984 г., декабре 1987 г., январе 1990 г., марте 2002 г. (ИУС 5-83, 3-85, 3-88, 4-90, 6-2002)ВНЕСЕНЫ поправки, опубликованные в ИУС N 7 2003 год, ИУС N 6 2007 год
Поправки внесены изготовителем базы данных
Настоящий стандарт распространяется на стальную углеродистую холоднотянутую проволоку, применяемую для изготовления пружин, навиваемых в холодном состоянии и не подвергаемых закалке.(Измененная редакция, Изм. N 3).
ТИПЫ И ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ
1.1. Проволока изготовляется:
а) по механическим свойствам:марок А, Б, В;классов 1, 2, 2А, 3.Рекомендации по применению пружинной проволоки в зависимости от марок и классов приведены в приложении 3.
б) по точности изготовления:нормальной точности;повышенной точности — П.Проволока классов 1, 2, 3 изготовляется нормальной и повышенной точности, класса 2А — повышенной точности.(Измененная редакция, Изм. N 3, 4).
1.2. Диаметр проволоки и предельные отклонения по нему должны соответствовать указанным в табл.1.
Номинальный диаметр проволоки
Предельное отклонение по диаметру проволоки
Примечания:1. По требованию потребителя допускается поставка проволоки промежуточных диаметров. При этом предельные отклонения по диаметру должны соответствовать установленным для ближайшего большего диаметра.2. Теоретическая масса проволоки приведена в приложении.
(Измененная редакция, Изм. N 3, 4).
1.3. Овальность проволоки не должна превышать половины поля допуска по диаметру.
Примеры условных обозначений:
Проволока марки А, 1 класса, повышенной точности, диаметром 1,20 мм:
Проволока А-1-П-1,2 ГОСТ 9389-75
То же, марки Б, 3 класса, нормальной точности, диаметром 2,0 мм:
Проволока Б-3-2 ГОСТ 9389-75
То же, марки Б, 2А класса, повышенной точности, диаметром 1,20 мм:
Проволока Б-2А-1,2 ГОСТ 9389-75
(Измененная редакция, Изм. N 3, 4).
ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
2.1. Стальная углеродистая пружинная проволока должна изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке, из углеродистой стали по ГОСТ 1050, ГОСТ 14959, ГОСТ 1435 или по нормативно-технической документации, а также из сталей марок КТ-2 и 3К-7, химический состав которых указан в табл.2, и других сталей специальной выплавки, изготовляемых по нормативно-технической документации. При этом проволока класса 2А должна быть изготовлена из стали с массовой долей серы не более 0,030% и фосфора не более 0,035%.
По требованию потребителя проволока изготовляется из определенной марки стали.(Измененная редакция, Изм. N 2, 3).
2.2. На поверхности проволоки не должно быть трещин, плен, закатов, волосовин, раковин и ржавчины.Допускаются риски глубиной не более половины поля допуска по диаметру, а также остатки технологических покрытий, наносимых на поверхность проволоки для подготовки металла к волочению.Проволока класса 2А для авиационной промышленности должна быть без следов технологического омеднения поверхности. (Измененная редакция, Изм. N 3).
2.3. Механические свойства проволоки должны соответствовать нормам, указанным в табл.3.
Диа- метр про- воло- ки, мм
Временное сопротивление разрыву, Н/мм (кгс/мм)
Разбег временного сопротивления разрыву в партии, не более, Н/мм (кгс/ мм)
Число скручиваний, не менее
