ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Важнейшими элементами большинства конструкций являются упругие элементы - пружины, рессоры, торсионные валы, мембраны и т.п. Во многих случаях именно эти элементы определяют надежность и долговечность службы сложных и ответственных устройств, приборов и машин в целом. Этим объясняется рост требований, предъявляемых к упругим элементам по точности их рабочих характеристик, по надежности и долговечности их службы в разнообразных условиях.

Широкое применение находят упругие элементы в виде винтовых пружин и торсионных валов. Торсионы и пружины используют главным образом в виде силовых упругих элементов в энергетических установках, колесных и гусеничных машинах и т.п.

По условиям работы торсионы и пружины нагружаются крутящим моментом, т.е. воспринимают деформацию чистого кручения, причем, как правило для торсионов, рабочая нагрузка направлена в одну сторону - против часовой стрелки или по часовой стрелке.

Наиболее распространенным материалом торсионных валов является сталь 45ХН2МФА, для винтовых пружин - сталь по ГОСТ 9389-75; 60С2А, 51ХФА; 12Х18Н10Т. Эти стали характеризуется высокой прокаливаемостью, статической и усталостной прочностью, повышенной ударной вязкостью и высоким сопротивлением зарождению и развитию трещины. Присутствие молибдена и ванадия обес-печивает мелкозернистость стали, достаточную стабильность тонкой структуры и устранение отпускной хрупкости.

Основными упрочняющими операциями торсионов и пружин являются закалка с низким отпуском, заневоливание в холодном состоянии и поверхностно-пластическая деформация обкатыванием роликами рабочих поверхностей.

В настоящее время появились торсионы, работающие в обе стороны. Новые условия эксплуатации вызывают необходимость разра-ботки и применения новых способов обработки и упрочнения, поскольку методы упрочнения, применяемые для торсионов, работающих в одну сторону, не дают эффекта, а иногда даже ухудшают эксплуатационные характеристики таких торсионов нового типа. Так, занево-ливание обладает существенной анизотропией свойств и снижает сопротивление пластически деформациям в обратном направлении.

Таким образом, задача исследования и разработки методов упрочнения для торсионов и пружин, работающих в различных направлениях и средах, является достаточно актуальной.

Целью работы является изучение и разработка методов упрочнения торсионных валов пружин и упругих элементов, работающих в различных направлениях, температурных условиях и средах.

В статьях рассмотрены следующие задачи:

Исследование влияния различных видов упрочнения на механические свойства сталей и сплавов- сопротивление пластическим де-формациям, вязкость, усталостную прочность, эффект Баушингера.

Исследование механизма упрочнения при различных видах обработки и влияние его на механические свойства пружинных сталей и сплавов.

Проведены экспериментальные исследования влияния различных видов термической и термомеханической об работки, а также механической обработки на сопротивление малым пластическим деформациям при кручении и изгибе, ударную вязкость, предел усталости, критический коэффициент интенсивности напряжений, эффект Баушингера. Исследован механизм упрочнения после различных видов термической и механической обработки, позволивший объяснить влияние различных видов обработки на механиче-ские свойства стали.

Практическая ценность работы.

Исследование влияния различных видов термической и механической обработки на комплекс механических свойств пружинных сталей и сплавов позволяет выбрать конкретные виды обработки в зависимости от требуемых эксплуатационных характеристик и усло-вий работы пружин.

Новый метод упрочнения стальных пружин, позволил снизить величину остаточной деформации и повысить стабильность упругих свойств при деформации, что привело к повышению надежности работы изделия в целом.

Новый метод термической обработки, разработанный на его основе технологический процесс изготовления пружин и торсионных валов, опробован в изделиях завода: «НПО «Пружинный Завод»