Пружне післядія і довговічність заневоленних пружин.
В.В.Забільскій, М.М. Ісмагілов, О.І. Шаврин, Ю.Т. Яковлєв
Для підвищення несучої здатності най-більш відповідальні пружини заневолівают при нормальній або підвищеній температурах при напружених, як правило, перевищують межу текучості. Однак подальша витримка заневоленних пружин у вільному стані призводить до повернення частини накопиченої пластичної деформації, зміни розмірів і пружних ха-рактерістік пружин. Таке повернення деформації в процесі відпочинку часто розглядають як прояв зворотного пружного післядії. Вивчення впливу заневоліванія на величину деформації зворотного пружного післядії пружин має важ-ве практичне значення для раціонального-ного вибору режимів заневоліванія. Кро-ме того, великий практичний інтерес представляє вивчення впливу заневоліва-ня при підвищеній температурі на дол-говечность пружин.
Деформацію пружного післядії оп-чати на пружинах, виготовлених з патентованою дроту (ГОСТ 9389- 75) діаметром 1,2 мм; середній діаметр пру-жін- 10 мм, число витків - 175 при сво-Бодня довжині 1100 мм. Така конструкція пружин була обрана для отримання мак-симально деформації пружного наступні-наслідком. Хімічний склад стали: 0,9% С, 0,22% Мn, 0,24% Si, по 0,1% Сu, Сr, Ni. Пружини піддавали відпустки при 250 ° С 30 хв. Для визначення зворотного пружного післядії l упр вимірювали деформує-цію пружини відразу після заневоліванія і після відпочинку при кімнатній температурі протягом 200 ч.
При стисненні пружин до зіткнення витків в них виникає залишкова пласти-чна деформація. При витримці в заневоленном стані залишкова деформація пружин збільшується внаслідок переходу пружною деформації в пластичну. При витримці пружин протягом 0,1ч при 20 ° залишкова деформація зсуву склала 0,31%, а при витримці 24 год-0,35%. При 100 ° С зміна тривалості заневоліва-ня від 0 до 6 год призвело до збільшення де-формації від 0.44 до 0,56%. Вплив дли-ності витримки пружин в заневолен-ном стані на деформацію пружного післядії показано на рис, 1. Видно, що, збільшення витримки пружин від 0 до 1 год призводить до різкого збільшення деформує-ції пружного післядії, потім її при-ріст зменшується. Процес накопичення пластичної деформації при заневоліваніі має такий же характер.
Підвищення температури заневоліванія пружин також супроводжується збільшенням деформації пружного післядії (рис. 2). Процес накопичення залишкової деформації при цьому протікає більш інтенсивно. Так. при 20 ° С (витримка 0,1 ч) залишкова де-формація - 0,31%, а при 200 ° С -0,68%,
Зворотне пружне післядія пружин обумовлено наявністю залишкових внутрішніх мікронапруг виникають в результаті заневоліванія. При збільшенні тривалості витримки і температури за-неволіванія залишкова деформація віз-розтане і підвищуються залишкові внутрен-ня мікронапруги. При цьому більш ін-тенсивно протікає і релаксація остаточ-них мікронапруг в процесі подальшого відпочинку, що, в свою чергу, призводить до збільшення деформації пружного після-дії.
На практиці для отримання необхідної залишкової деформації поряд з підвищенням темпів третьому температури заневоліванія також изме-ють крок і довжину пружини-заготовки. Для вивчення впливу одержуваної при цьому залишкової пластичної деформації g ост на деформацію пружного післядії до-виконавчими виготовляли пружини, маю-щие в початковому стані довжину 860 і 1250 мм. Заневоліваніе пружин такої довжини при 20 С з витримкою 24 год. Дозволило отримати залишкову деформацію 0,085 і 0,58% відповідно. Зі збільшенням g ост деформація пружного післядії зростає практично лінійно (рис. 3). Підвищення деформації пружного післядії при цьому пов'язано також зі збільшенням залишкових внутрішніх мікронапруг. У той же час підвищення залишкової пластичної деформації в 7 разів (від 0,085 до 58%) призводить до такого ж приросту l упр до і збільшення тривалості витримки від 0,1 ч. До 24 год, коли залишкова деформація збільшується всього на 13%. Це спостерігається і при витримці в заневоленном стані при підвищеній температурі.
Таким чином, чим більша залишкова деформація виникає в слідстві витримки під навантаженням, тим більше деформація пружного післядії. Зростання пружного післядії відбувається в результаті збільшення пружних залишкових мікронапруг при витримці під навантаженням і їх релаксації в процесі подальшого відпочинку, а також в результаті неоднорідності напруженого стану пружін- наявність пружною, упругопластической і пластичної зон по перетину витків. При виборі режимів заневоліванія і вихідної довжини пружин, особливо при високих вимогах до точності і стабільності їх пружних властивостей, необхідно враховувати явище повернення деформації, що виникає в процесі заневоліванія. Для визначення Де впливу заневоліванія на довговічність пружин проводили втомні випробування на ексцентрикових стенді з частотою навантаження 1000 циклів / хв при коефіцієнті асиметрії R t = 0,1. Пружини для випробувань середнім діаметром 16 мм, з числом вітков8 виготовляли з дроту діаметром 2 мм. Пружини заневолівалі при кімнатній температурі з витримкою 12 годин (контрольні) і при 100 С з витримкою 30 хв. Для підвищення точності настройки по напрузі всі пружини індивідуально тестували; база випробувань склала 2х106 циклів.
Статистично оброблені результати іспитів з втомленості пружин представлені на (рис.4). Випробування показали, що заневоліваніе пружин при 100 С підвищує з обмежену витривалість в 3 -4 рази, що зумовлено, провідімих більшою величиною залишкової деформації і більш сприятливим перерозподілом залишкових напруг при підвищенні температури заневоліванія.
Перепечастка без посилання на джерело заборонена!