ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

ПРУЖИНА ПОДВЕСКИ

Пружина — упругий элемент, предназначенный для накапливания и поглощения механической энергии. Пружина может быть изготовлена из любого материала, имеющего достаточно высокие прочностные и упругие свойства (сталь, пластмасса, дерево, фанера, даже картон). Она призвана оградить кузов машины и находящихся в нем людей и грузов от воздействия дорожных неровностей, предоставив подвеске и колесам следовать профилю дороги. Существуют бочкообразные пружины. Их витки имеют разный диаметр и это позволяет увеличить ход сжатия пружины. Смыкание витков происходит при гораздо меньшей высоте пружины. Этого может оказаться достаточно для установки пружины под рамой. Цилиндрические спиральные пружины бывают с переменным шагом витка. По мере сжатия, более короткие витки смыкаются раньше и перестают работать, а чем меньше витков работает тем больше жесткость. Таким образом, достигается увеличение жесткости при ходе сжатия подвески, близких к максимальным, при чем увеличение жесткости получается плавным т.к. виток смыкается постепенно.

1.1Выбор материала

Основным материалом для изготовления пружин служат рессорно-пружинная сталь.

Имеющиеся в промышленности марки пружинной стали характеризуются следующими свойствами и условиями применения.

Проволока классаI по ГОСТ 9389. Высокая разрывная прочность. Наличие больших остаточных напряжений первого рода (от волочения и навивки) обусловливает появление остаточных деформаций пружин при напряжениях t₃> 0,32R_m. При v_max>v_к остаточные деформации высоки независимо от применения операции заневоливания. В связи с указанным проволока класса I по ГОСТ 9389 назначается для пружин III класса в виде трехжильных тросов.

Проволока классов II и IIА по ГОСТ 9389. Отличается от проволоки класса I уменьшенной прочностью при разрыве и повышенной пластичностью. Применяется для изделий, работающих при низких температурах, а также для пружин растяжения со сложными конструкциями зацепов. Проволока класса IIА отличается от проволоки класса II более высокой точностью размеров, уменьшением вредных примесей в металле и дальнейшим повышением пластичности.

Сталь марки 65Г. Повышенная склонность к образованию закалочных трещин. Применяется с целью удешевления продукции для изделий массового производства в случаях, когда поломки пружин не вызывают нарушения функционирования деталей механизмов и не связаны с трудоемкими заменами.

Сталь марки 51ХФА. Повышенная теплоустойчивость. Закаливается на твердость не более 53,5HRC_э. В результате высоких упругих и вязких свойств служит лучшим материалом для пружин I класса.

Сталь марок 60С2А, 60С2. Высокие упругие и вязкие свойства. Повышенная склонность к графитизации и недостаточная прокаливаемость при сечениях d> 20 мм. Широкая применимость для пружин I и II классов. Для пружин III класса назначается при v_max £ 6 м/с.

Сталь 60С2ХФА. Высокая прокаливаемость, малая склонность к росту зерна и обезуглероживанию при нагреве (по сравнению со сталью 60С2А), повышенные вязкость, жаропрочность и хладостойкость, хорошая циклическая прочность и релаксационная стойкость в широком диапазоне циклических изменений температур. Предпочтительное применение в сечениях проволоки от 30 мм и выше.

Сталь марки 65С2ВА. Высокие упругие свойства и вязкость. Повышенная прокаливаемость. Служит лучшим материалом для пружин III класса. Применяется при v_max> 6 м/с.

Сталь марки 70С3А. Повышенная прокаливаемость. Обладает склонностью к графитизации. Преимущественное применение при диаметрах проволоки d> 20 мм. Заменителем служит сталь 60С2Н2А.

2Тип производства

Для изготовления пружин подвески используют массовое производство.

3 Назначение детали в узле

Пружина является упругим элементом,предназначенный для накапливания и поглощения механической энергии.

4 Описание форм

В конструкции детали отсутствуют пазы, шейки, отверстии и т.д.

5 Характеристики материала

Для изготовления пружины выбрана сталь марки 60С2.

Проволока 60с2, круг 60с2, сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 14959-79, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 7419.0-78 — ГОСТ 7419.8-78. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 7419.0-78 — ГОСТ 7419.8-78. Лента ГОСТ 2283-79. Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 4405-75. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.

Химический элемент%

Кремний (Si) 1.5-2.0 

Марганец (Mn) 0.60-0.90 

Медь (Cu), не более 0.20 

Никель (Ni), не более 0.25 

Сера (S), не более 0.035 

Углерод (C) 0.57-0.65 

Фосфор (P), не более 0.035 

Хром (Cr), не более 0.30 

Механические свойства:

Термообработка, состояние поставки	Сечение, мм	σ0,2, МПа	σB, МПа	δ5, %	ψ, %	HB
Сталь категорий: 3,3А,3Б,3В,3Г,4,4А,4Б. Закалка 870°С, масло, отпуск 470°С.	Образцы	1175	1270	6	25
Изотермическая закакла 860-880°С, расплавленная соль 310-330°С. Отпуск 310-330°С, воздух.	10	1590	1760	12	50
Пружины. Навивка при 850-870°С, масло. Отпуск 430-460°С, воздух.						388-477
Рессоры. Закалка 850-870°С, масло. Отпуск 400-450°С, воздух.						387-418

Механические свойства при повышенных температурах

t испытания,°C	σ0,2, МПа	σB, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/м^2
Заготовка диаметром 17 мм. Закалка 860°С, масло. Отпуск 550°С.
20	1100	1270	11-13	33	24
300	930	1220	15	44	43
400	820	950	19	71	44
500	510	590	23	87	43
Образцы диаметром 10 мм, длиной 50 мм после прокатки . Скорость деформирования 20 мм/мин. Скорость деформации 0,007 1/с.
800	83	97	66	97
900	55	67	62	96
1000	35	42	61	100
1100	20	26	78	100
1200	12	15	90	100
Закалка 860°С, масло. Отпуск 425°С, воздух.
200	1370	1670	10	40
300	1220	1550	20	55
400	1080	1270	25	75

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска,°С	σB, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/м^2	HB
Закалка 850°С, масло. Отпуск
300		5	27	20	465
400	1680	7	34	20	425
500	1300	10	42	23	345
600	1030	17	48		295

Технологические свойства:

Температура ковки

Начала 1200, конца 800. Охлаждение заготовок сечением до 250 мм на воздухе, 251-300 мм — в яме. Свариваемостьне применяется для сварных конструкций. Обрабатываемость резанием в горячекатаном состоянии при НВ 270-320 и σ_B = 1080 МПа K_{υтв.спл.} = 0,70, K_υ б.ст. = 0,27. Склонность к отпускной способностине склонна Флокеночувствительностьне чувствительна.