Какими бывают пружины и из чего они изготавливаются?

Пружины находят широкое применение в различных областях промышленности: машиностроении, сельском хозяйстве, нефтедобыче, приборостроении, военном деле, коммунальном хозяйстве и т. д. Они задействуются в компрессорах, клапанах различного вида, насосах и регуляторах давления.

Материалы

Для изготовления пружин применяются цветные металлы и углеродистые или легированные стали. Главное условие – материал должен обладать высокими показателями предела упругости и выносливости. Часто для изготовления пружин используется углеродистая круглая проволока, для создания пружин высокой нагрузки и агрессивных сред применяются никелевые (ЭИ 47Б, ЭИ 437Б, ЭИ 828-ВД, ЭИ 828-ВД), титановые сплавы (ВТ 16, ВТ 23, ТС6), бронза и нержавеющая сталь.

Никелевые сплавы стабильны, жаропрочны и устойчивы к хрупкому разрушению, они сохраняют работоспособность при температуре в 800 °C. Пружины из сплавов титана обладают устойчивостью к температурам до 300 °C, их отличает высокая энергоемкость.

Классификация пружин

Пружины классифицируются по: типу воздействия, виду конструкции и формы, степени жесткости.

Виды нагрузки на пружины – сжатие, растяжение, кручение, изгиб – и дали названия самим упругим элементам:

• пружины сжатия обладают расстоянием между витками, которое сокращается при надавливании на нее;
• пружины растяжения, наоборот, в спокойном состоянии имеют сомкнутые витки, которые расходятся при нагрузке;
• пружины кручения преобразуют деформации скручивания в деформацию сжатия и растяжения и обратно;
• пружины изгиба передают упругие деформации при незначительных изменениях своих геометрических характеристик.

Конструкция и форма пружин позволяет подразделить их на:

• цилиндрические;
• конические и параболоидные;
• тарельчатые;
• пластинчатые;
• торсионные;
• жидкостные;
• газовые;
• плоские;
• спиральные.

Жесткость пружин может быть постоянной и переменной.

Последовательность изготовления

Изготовление пружин начинается с определения ее размерных характеристик:

• диаметр проволоки (прутков);
• количество витков;
• шаг навивки (расстояние между витками);
• диаметр изделия.

Назначение пружины определяет способ ее изготовления. Это может быть холодная навивка с закалкой и без нее, горячая навивка с закалкой и отпуском.

Холодная навивка предусмотрена для изготовления пружин маленьких и средних размеров (диаметр проволоки до 16 мм), горячая – для крупных упругих элементов.

Определенных эксплуатационных характеристик пружин можно добиться, применяя различные способы термической обработки материала.

Пружины холодной навивки популярнее, чем горячий способ изготовления. Этому способствуют меньшие трудозатраты, осуществление холодной навивки происходит на одном навивочном станке. Последующая обработка готовой пружины выбирается исходя из материала основы, она может заключаться в одном низкотемпературном отпуске (при холодной навивке без закалки) или в комбинации закалки и отпуска.

Горячий способ навивки подразумевает создание пружин диаметром от 10 мм. Заготовка предварительно разогревается в электрической или газовой печи и только потом фиксируется в зажимах навивочного станка. После процесса навивки пружину подают на закалку, после – на отпуск.