Программа испытания пружин

Витки пружин растяжения-сжатия под действием  постоянной по величине силы испытывают напряжения двух видов: изгиба и кручения.

Пружины кручения — могут быть двух видов:

• торсионные — стержень, работающий на кручение (имеет большую длину, чем витая пружина)
• витые пружины, работающие на кручение (как в бельевых прищепках, в мышеловках и в канцелярских дыроколах).

Для витых цилиндрических и конических пружин имеются следующие характерные показатели:

• количество витков;
• шаг витка;
• диаметр проволоки;
• предельно воспринимаемая нагрузка;
• также усталостные характеристики.

 

 

Рисунок 1.2 – Основные параметры пружин

 

Основными параметрами пружин являются (рисунок 1.2):

Н0 –  длина пружины без зацепов в свободном состоянии ;

D0 – диаметр поперечного сечения пружины;

t – расстояние между соседними витками пружины;

d – диаметр проволоки.

Витая цилиндрическая пружина сжатия или растяжения, намотанная из цилиндрической проволоки и упруго деформируемая вдоль оси, имеет  коэффициент жёсткости

 

                                                  (1.1)

 

где   dD — диаметр проволоки;

dF — диаметр намотки (измеряемый от оси проволоки);

n — число витков;

G — модуль сдвига (для обычной стали G ≈ 80 ГПа, для меди ~ 45 ГПа).

 

 

2 Технические требования к пружинам. Параметры качества, подлежащие испытаниям.  

           

Пружины предъявляют к приемке партиями. За партию принимается количество пружин, предъявленных к приемке по одному документу.

Партию  комплектуют из пружин, изготовленных  по одному рабочему чертежу и одинаковому  технологическому процессу. Партия пружин, изготовленная из проволоки, должна быть из одного мотка проволоки, а  партия пружин, изготовленная из закаливаемых марок стали, должна быть составлена из металла одной плавки.

По согласованию между потребителем и изготовителем  допускается комплектование пружин, изготовленных по одному рабочему чертежу  и одинаковому технологическому процессу, без учета принадлежности к одному мотку проволоки или  к одной плавке.

Количество  пружин, подлежащих контролю по каждому  из контролируемых параметров, устанавливается  по ГОСТ 18242-72. Перечень контролируемых параметров указывается в технической  документации.

Положительный результат выборочного контроля распространяется на всю партию.

При обнаружении  у отобранных из партии пружин отклонений по одному или нескольким параметрам производят сплошной контроль по этим параметрам.

 

 

2.1 Общие технические требования

 

 

Пружины должны изготавливаться в соответствии с требованиями стандарта по технической  документации, утвержденной в установленном  порядке.

Требования к материалам и поверхности  пружин

На материалы  должны быть сертификаты предприятия-изготовителя, удостоверяющие соответствие качества материала установленным в стандартах требованиям. Независимо от наличия  сертификата допускается поверочный контроль материалов в объеме и порядке, установленными соглашением заказчика  и изготовителя.

На поверхности  готовых пружин не допускаются грязь, следы соли, свинца, смазки и т.п. Очистка пружин травлением не допускается.

На поверхности  витков пружин не допускаются трещины, волосовины, раковины, расслоения, закаты, плены, ржавчина, окалина, следы разъедания свинцом и солями, электроожоги, а также местная скрученность проволоки.

Пружины, имеющие скрученность проволоки, на последующие операции не допускаются. Остальные перечисленные дефекты  допускается устранять путем  пологой зачистки. Для пружин I класса минимальный размер сечения проволоки (прутка) в месте зачистки не должен выходить за пределы минимального размера по сортаменту на материал.

Для пружин II и III классов глубина зачистки не должна превышать половины поля допуска на материал, считая от фактического размера. При этом действительный размер сечения витка может быть меньше минимального размера по сортаменту на материал в следующих границах:

• для пружин из холоднотянутой или калиброванной проволоки на величину до 0,5 поля допуска на материал;
• для пружин из горячекатаного материала на величину до 0,25 поля допуска.

Допускаются без зачистки мелкие забоины, углубления от опавшей окалины, морщины, отдельные  царапины и риски, а также следы  от навивочных оправок, роликов и  инструмента, если перечисленные дефекты  распространяются не глубже чем на половину поля допуска на диаметр  проволоки (прутка).

Для пружин, навитых в горячем состоянии, допускается овальность (сплющивание) сечения проволоки; разность между  наибольшим и наименьшим размерами  сечения не должна превышать величины поля допуска на диаметр прутка. При этом действительный наименьший размер сечения витка может быть меньше минимального размера прутка на величину 0,25 поля допуска.

По требованию заказчика или при наличии  указаний в чертеже пружины подвергают контролю глубины обезуглероженного  слоя, общая глубина которого для  пружин из закаливаемых марок стали  не должна превышать указанной в  соответствующих стандартах на материалы  более чем на 25 %. У пружин, не подвергаемых закалке, общая глубина обезуглероженного  слоя должна соответствовать нормам стандарта на проволоку, из которой  изготовлена пружина.

Требования к параметрам и размерам пружин

Стандарт  устанавливает три группы точности пружин по силам или деформациям (прогибам).

Первая  группа – пружины с допускаемыми отклонениями на контролируемые силы или деформации ±5 %. Назначается для пружин I и II классов по ГОСТ 13764-86, изготовляемых из проволоки диаметром 1,6 мм и более.

Вторая  группа – пружины с допускаемыми отклонениями на контролируемые силы или деформации ±10 %. Назначается для пружин всех классов, кроме трехжильных (параметры витков - по ГОСТ 13774-86).

Третья  группа – пружины с допускаемыми отклонениями на контролируемые силы или деформации ±20 %. Назначается для пружин всех классов, кроме одножильных пружин III класса (параметры витков по ГОСТ 13775-86 и ГОСТ 13776-86).

Допускается изготовление пружин с неконтролируемыми  силовыми параметрами.

Обозначения параметров пружин указаны в ГОСТ 2.401-68 и ГОСТ 13765-86.

Плоскости опорных витков пружины сжатия должны располагаться перпендикулярно  к образующей пружины.

Допускаемые величины неперпендикулярности e1 или e2 .

Для пружин длиной более трех диаметров допускается  определение отклонения от перпендикулярности указывать для части длины  пружины, но не меньше 3D.

Опорные витки многожильных пружин (параметры  витков по ГОСТ 13774-86), а также одножильных  пружин, изготовленных из проволоки  диаметром 0,5 мм и менее, не шлифуются  и пружины контролю отклонений от перпендикулярности не подвергаются.

Обработанные  поверхности поджатых опорных витков пружин сжатия должны быть плоскими. Величина зазора между опорной плоскостью и контрольной плитой не должна быть более 0,05d.

Шаг пружины  должен быть равномерным.

При поджатии по целому витку (ГОСТ 2.401-68) концы опорных  витков должны быть примкнуты к рабочим  виткам.

Толщина конца опорного витка Sк пружины сжатия должна составлять примерно 0,25d, а длина дуги обработанной поверхности примерно 0,75?D. He допускается назначение толщины опорного витка менее 0,15d, а длина обработанной поверхности - менее 0,7pD.

Требования к изготовлению пружин

Навивку пружин производят в холодном состоянии. Для пружин из закаливаемой проволоки  диаметром 8 мм и более допускается  навивка в нагретом состоянии.

Поджатие  опорных витков рекомендуется выполнять  одновременно с навивкой.

Механическую  обработку концов опорных витков и кромок обрабатываемых поверхностей выполняют в соответствии с требованиями рабочего чертежа.

Пружины из холоднотянутой проволоки по ГОСТ 9389-75 подвергаются только низкотемпературному  отпуску.

Пружины из закаливаемых марок стали подвергают закалке и отпуску, твердость  при этом должна соответствовать  указанной в чертеже на основании  табл. 2 ГОСТ 13764-86. Повторная закалка  пружин допускается не более одного раза. Количество повторных отпусков не ограничивается.

 

 

2.2 Специальные требования

 

 

Специальные требования к изготовлению пружин (защитные покрытия, заневоливание после электролитических  покрытий, упрочнение, химико-термическая  обработка и др.), а также различные  виды статических и динамических испытаний (кратковременные обжатия, заневоливание в холодном или горячем состояниях, отбивка на копрах или стендах, периодические испытания и др.) устанавливаются в зависимости от назначения пружин и указываются в чертеже, при этом допускаются ссылки на документы, отражающие режимы и нормативы соответствующих операций.

Все пружины  с антикоррозионными электролитическими покрытиями (хром, никель, кадмий, цинк и т.п.) должны подвергаться операции прогрева с целью удаления водорода.

При исправлении  пружин не допускается:

• поджатие витков у пружин сжатия и исправление формы зацепов у пружин растяжения из холоднотянутой проволоки по ГОСТ 9389-75 с применением нагрева выше температуры отпуска;
• остаточное растяжение пружин сжатия и остаточное сжатие пружин растяжения без последующей термообработки и полного цикла установленных испытаний;
• механическая обработка опорных витков пружин III класса после операции дробеструйной обработки;
• горячее обжатие пружин из нагартованной проволоки с назначением температуры нагрева выше температуры отпуска;
• горячее обжатие пружин из закаливаемых марок стали с назначением температуры нагрева, отличающейся от температуры отпуска в сторону понижения менее чем на 30 °С;
• подгонка силовых характеристик и размеров пружин методом химического травления;
• повторная закалка пружин из закаливаемых марок стали без предварительного отжига или нормализации.

Величину  остаточных деформаций ни на одной  из стадий технологического процесса и выполняемых испытаний не регламентируют.

 

 

3.  Параметры качества пружин, подлежащие испытаниям

 

 

Наружный осмотр пружин производится визуально. Допускается применение лупы с пятикратным увеличением.

В случае, когда трудно определить характер обнаруженного  дефекта, разрешается выдерживать  пружины в подогретой ванне с  керосином, маслом или в их смеси  в течение 10 - 15 мин с последующей  механической очисткой пружин, обеспечивающей выявление выступающего из дефектов керосина или масла. Очистка должна заканчиваться не позднее чем  через час после извлечения из ванны, а осмотр производится не позднее 3 ч после очистки.

По согласованию с предприятием-изготовителем указанный  метод контроля может быть заменен  методом физической дефектоскопии.

Пружины, подвергаемые поверхностному упрочнению и антикоррозионным покрытиям, проходят контроль качества поверхности до и  после указанных операций.

Глубина обезуглероженного слоя контролируется по методике ГОСТ 1763-68.

Контроль твердости назначается только для пружин из закаливаемых марок стали и выполняется на образцах - «свидетелях», привязываемых к пружинам каждой садки. Образцы должны быть из той же партии металла (плавки) и иметь одинаковые с пружинами сечения.

Термически  обработанные образцы подвергаются шлифовке с целью получения параллельных плоскостей, после чего подвергаются контролю твердости с оценкой  по шкале RC. Количество образцов для каждой садки устанавливает предприятие-изготовитель, гарантируя соответствие твердости каждой пружины требованию чертежа.

Для пружин I и II классов, изготовленных из проволоки диаметром 10 мм и более, а также для пружин, закаливаемых с нагрева под навивку, допускается контролировать твердость (по Бринеллю) на опорных витках по ГОСТ 9012-59 в местах, указанных на рабочем чертеже.

При контроле диаметров пружин должны выполняться следующие правила:

а) наружный и внутренний диаметры пружины в  свободном состоянии контролируются с помощью проходных и непроходных  калибров.

При контроле калибрами пружина должна свободно проходить через проходной калибр, а проходной калибр свободно проходить  через полость ненагруженной  пружины. Длина рабочей части  калибра должна быть не менее утроенного шага пружины.

При контроле наружного диаметра можно пользоваться универсальными средствами измерения, в этом случае наружный диаметр измеряется не менее чем в трех местах пружины  во взаимно перпендикулярных направлениях;