Какими свойствами обладают пружины
Механические, а соответственно эксплуатационные свойства пружин — очень серьезный вопрос из-за того, что ни один механизм в технике не может работать без упругих элементов и деталей.
К таким деталям относятся не только пружины. Это могут быть распорные прокладки, контакты, растяжки. Самым знаменитым представителем пружинных изделий наверное являются шайбы Гровера, которые применяются в качестве прокладок в болтовых соединениях и благодаря упругим свойствам которых, создается некоторый перекос гайки, предотвращающий ее от саморазвинчивания. Такое название шайб происходит от фамилии Джона Гровера — английского инженера, который изобрел этот тип шайб.
Для того, чтобы эти изделия отлично справлялись со своей работой, они должны обладать рядом особых свойств.
- Высокая релаксационная стойкость — это стойкость против перераспределения напряжений путем микропластических сдвигов в условиях длительного нагружения. Проба на релаксационную стойкость – заневоливание, т.е. сжатие до соприкосновения витков и выдержка в этом состоянии определенное время. После снятия нагрузки пружина не должна изменять свои размеры. Как правило, требования по времени выдержки в заневоленном состоянии рагламентируются отраслевыми стандартами.
- Сопротивление микропластическим и малым пластическим деформациям — важнейшая характеристика качества пружинных сплавов, так как чем выше это сопротивление, тем меньше при данном приложенном напряжении неупругие и остаточные деформации и, следовательно, ниже все неупругие эффекты, определяющие свойства пружины. Как показывает практика, для получения высокого сопротивления малым пластическим деформациям стали должны иметь определенную микроструктуру. Хотя для разных пружинных сплавов используются различные методы обработки, все они имеют одну цель — обеспечение мелкозернистой микроструктуры, при которй все дислокации будут заблокированы.
- Материал для изготовления пружинных изделий должен обладать достаточной циклической стойкостью. Циклическая стойкость — способность материала сопротивляться действию знакопеременных циклических нагрузок. Характеристикой этой величины является предел выносливости, под которым понимают максимальное напряжение, которое не вызывает разрушения образца при любом числе циклов (физический предел выносливости) или заданном числе циклов (ограниченный предел выносливости). Предел выносливости при симметричном числе циклов обозначается σ-1.
- Определенный комплекс стандартных механических свойств в условиях статического нагружения, при испытаниях на растяжение, кручение, изгиб. Должна обеспечиваться высокая прочность, твердость и одновременно достаточная вязкость, во избежание хрупкого разрушения. Требуемые свойства обеспечиваются определенной микроструктурой и субструктурой. В микроструктуре пружинной стали должно присутствовать как можно больше препятствий для перемещения практически всех дислокаций, что создается мелкозернистым трением и равномерным распределением высоко дисперсных фаз, что характерно для структуры сорбита.
Методы торможения и блокировки дислокации в сплавах:
1) легирование твердого раствора, приводящее к повышению сопротивления кристаллической решетки движению дислокации;
2) дислокационный и фазовый наклеп, повышающие плотность дислокации;
3) создание сегрегаций на дислокациях, т.е. повышенная концентрация элементов внедрения и образование частиц выделения;
4) частицы карбидной фазы в повышенном количестве;
5) измельчение зерна.
Наиболее эффективный способ создания необходимых вышеперечисленных свойств это сочетание различных способов упрочнения:
— создание определенного химического состава сплава;
— создание определенной степени деформации, создающей благоприятную дислокационную структуру (ячеистую), но не вызывающую перенаклепа;
— проведение определенной термической обработки, которая сохранит определенную дислокационную структуру.
Перед тем, как начать разговор о деформации пружин, нужно определиться с самим понятием, которое в научном определении звучит как: «Пружины сжатия – это устройства, предназначенные для накопления и высвобождения кинетической энергии.» Благодаря особым свойствам (упругости) могут принимать первоначальную форму после деформации. В данной статье разберем, может ли пружина деформироваться настолько, что ее возврат в первоначальную форму станет невозможным.
Жесткость – важный показатель работоспособности пружин
Главной характеристикой пружины, во многом обусловливающей сферу ее применения, является жесткость. Этот показатель определяет способность элемента сопротивляться сжатию. Для каждой машины, в которой предполагается применение пружины, рассчитан точный показатель жесткости. Для особо точных производственных станков ведется изготовление пружин по чертежам. Если деталь будет слишком легко или, наоборот, тяжело сжиматься, возможно нарушение нормальной работы агрегата. Факторы, влияющие на жесткость пружины:
- размер прута – чем больше диаметр, тем выше жесткость;
- внешний диаметр детали – чем он больше, тем меньше жесткость;
- число витков пружины;
- ее форма.
Изначальные характеристики гибкого элемента могут изменяться в процессе эксплуатации. На это влияют различные факторы, в частности, деформация материала.
Основные причины деформации пружины
Почему деталь, способная сохранять механическую энергию, со временем теряет свои свойства?
- Естественный износ или усталость металла. Через несколько тысяч циклов сжатия-возвращения в исходную форму, металл утрачивает первоначальную гибкость. Выход один – сделать заказ новой пружины.
- Чрезмерная эксплуатация механизма. Если допускать непрерывную работу машины в режиме высокой нагрузки, это негативно отразится на ее деталях, в частности, пружинах.
- Негативное воздействие извне. К этому можно причислить влажный воздух, резкие перепады температур, вибрации и механические удары.
Совокупность перечисленных факторов может привести к деформации пружины. Ее витки больше не смогут сжиматься по прямой линии. Появится наклон, который с каждым сжатием будет увеличиваться. При изготовлении новой пружины нужно ориентироваться на характеристики изношенной.
Последствия эксплуатации деформированной пружины
В зависимости от того, какие функции выполняет пружина в устройстве, могут наблюдаться различные последствия нарушений ее работы. К примеру, деформированный гибкий элемент в токарном станке приводит к появлению бракованной продукции, амортизационные пружины в устройстве автомобиля – к сильной вибрации при движении и осложненному управлению.
Если появились проблемы в работе механизма и возникают подозрения на поломку пружины, следует провести диагностику ее целостности. Обычно достаточно визуального осмотра, но для устройств повышенной точности могут понадобиться дополнительные действия. Если подозрения подтвердились – элемент не подлежит ремонту. Нужно будет найти, где купить пружину сжатия и провести замену. Для предотвращения проблем в будущем, рекомендуется придерживаться рекомендаций, указанных производителем.
Заказать изготовление пружин в Санкт-Петербурге можно на производстве Сланцевского завода пружин. Если вы находитесь в одном из регионов России, то у вас также есть возможность заказать пружины сжатия нужного размера в каталоге – есть доставка по России.
Масштабное развитие промышленности, внедрение новых идей для оптимизации процессов производства требуют от изготовителей поставки качественных и надежных пружин сжатия, растяжения, кручения и прочих. Это касается всех производителей, включая Сланцевский завод пружин. Его специалисты ответственно подходят к выполнению своей работы, ведь от качества изделий зависит не только престиж предприятия, но и бесперебойная деятельность всех отраслей в целом.
Основные из них рассмотрим далее:
- 1. Атомная энергетика. Такая важная отрасль, без которой невозможно функционирование современного мира, не может обойтись без пружин сжатия. Они используются для пружинных подвесок стационарных и турбинных трубопроводов. Главное требование к изделиям – способность выдерживать перепады температур (от -400 до +1200 Цельсия), бесперебойное функционирование в экстремальных условиях при рабочих деформациях 70 и 140 мм;
- Металлургия. В этой отрасли широкое распространение получили изделия из титановых сплавов. Они прочные, выносливые, при этом имеют несколько меньший вес (в среднем в 2-2,5 раза легче стальных), экономят монтажное пространство узлов;
- Военная промышленность. Оборона – главная задача каждого государства. Пружины используются для спусковых механизмов всех видов оружия, в ракетном и судоходном деле. Саперные принадлежности, оборудование для слежения, аппараты для утилизации вооружения не могут обойтись без данных изделий. В каталоге Сланцевского завода представлен полный ассортимент товаров с размерами. Для этой отрасли изготавливаются пружины из различных материалов, возможна дополнительная обработка в зависимости от заданных характеристик каждого конкретного заказа.
- Аграрное дело. Во многих машинах, используемых в сельскохозяйственном деле, применяются пружины сжатия и растяжения. Они выполняют функцию аккумуляторов энергии, амортизаторов, подъемников, включателей силовых приводов, упругих подвесок и тормозов. Здесь важно учитывать, что зачастую техника работает в неблагоприятных условиях, поэтому производителю аграрного оборудования важно покупать пружины сжатия и других видов, которые способны длительное время сохранять первоначальные характеристики.
- Бытовая сфера. Для этой отрасли выпускаются самые значительные объемы товаров. Пружины используются для изготовления бытовой техники (пульты ДУ, запирающие устройства), кровати, матрасы, мебель, кухонные принадлежности. Нигде не обойтись без пружин. Даже прищепки и женские украшения не обходятся без этих элементов. Выпускаются они различного диаметра. Возможна обработка конечных витков по заданным требованиям заказчика и другие моменты.
Заказать любые пружины можно стандартных замеров, а также по индивидуальным чертежам заказчика от одной штуки, что является одним из преимуществ завода. На сегодняшний день предприятие обеспечивает пружинами сжатия и другими типами не только государственные и частные предприятия Санкт-Петербурга, но и осуществляет доставку в другие области РФ, предотвращающую возникновение деформации изделий при перевозке. Также товары завода можно приобрести через филиалы, которые находятся в ряде городов России. Уточнить их адреса можно на сайте или по телефону в Санкт-Петербурге: +7 (812) 615-79-46.