Composizione chimica dell'acciaio per molle. Classificazione degli acciai per molle

L'acciaio strutturale al carbonio o ad alto tenore di carbonio comprende l'acciaio per molle. Per conferirgli proprietà altamente mirate, viene drogato in piccole quantità con 2-3 elementi, per un totale fino al 2,5%. Ma l'uso di questi acciai non si limita alla produzione di molle. Questo gruppo è chiamato così perché il nome li riflette in modo più forte caratteristica principale— elasticità.

Caratteristiche degli acciai per molle

Gli acciai per molle sono caratterizzati da una maggiore resistenza allo snervamento (δ B) ed elasticità. Questo caratteristica più importante metallo: resiste a carichi meccanici senza modificare la sua forma originale. Quelli. metallo sottoposto a tensione o, al contrario, a compressione (deformazione elastica) dopo essere stato rimosso da esso forze attive, deve rimanere nella sua forma originale (senza deformazioni permanenti).

Tipi e portata dell'acciaio per molle

In base alla presenza di proprietà aggiuntive, l'acciaio per molle è suddiviso in lega (inossidabile) e carbonio. L'acciaio legato è a base di acciaio al carbonio con un contenuto di C del 65-85% ed è legato con 4 elementi principali, tutti o selettivamente, ognuno dei quali porta le proprie caratteristiche:

1. cromo;
2. manganese;
3. silicio;
4. tungsteno.

Cromo - ad una concentrazione superiore al 13%, lavora per garantire la resistenza alla corrosione del metallo. Con una concentrazione di cromo di circa il 30%, il prodotto può funzionare ambienti aggressivi: acido (eccetto acido solforico), alcalino, acquoso. L'acciaio per molle anticorrosione è sempre legato con un secondo elemento associato: tungsteno e/o manganese. Temperatura di esercizio fino a 250 °C.

Il tungsteno è una sostanza refrattaria. Quando la sua polvere entra nella massa fusa, forma numerosi centri di cristallizzazione, schiacciando il grano, il che porta ad una maggiore plasticità senza perdita di resistenza. Ciò porta i suoi vantaggi: la qualità di tale struttura rimane molto elevata durante il riscaldamento e l'intensa abrasione della superficie. Durante il trattamento termico, questo elemento conserva la sua struttura a grana fine ed elimina l'ammorbidimento dell'acciaio durante il riscaldamento (durante il funzionamento) e la dislocazione. Durante l'indurimento aumenta la temprabilità, per cui la struttura diventa omogenea fino a una maggiore profondità, il che a sua volta aumenta la durata del prodotto.

Manganese e silicio di solito partecipano al doping reciproco e il rapporto aumenta sempre a favore del manganese, fino a circa 1,5 volte. Cioè, se il contenuto di silicio è dell'1%, il manganese viene aggiunto in una quantità dell'1,1-1,5%.

Il silicio refrattario è un elemento che non forma carburo. Quando entra nella massa fusa, prende parte tra i primi alla cristallizzazione, spingendo i carburi di carbonio verso i bordi del grano, il che porta di conseguenza al rafforzamento del metallo.

Il manganese può essere definito uno stabilizzatore di struttura. Distorcendo contemporaneamente il reticolo metallico e rafforzandolo, il manganese elimina l'eccessiva resistenza del silicio.

In alcuni tipi di acciaio (quando il prodotto funziona in condizioni di alta temperatura, a temperature superiori a 300 ºC), all'acciaio viene aggiunto nichel. Elimina la formazione di carburi di cromo lungo i bordi dei grani, che portano alla distruzione della matrice.

Il vanadio può anche essere un elemento di lega, la sua funzione è simile a quella del tungsteno.

I marchi primaverili specificano un elemento come il rame; il suo contenuto non deve superare lo 0,15%. Poiché essendo una sostanza a basso punto di fusione, il rame si concentra ai bordi dei grani, riducendone la resistenza.

A marchi primaverili includono: 50HG, 3K-7, 65G, 65GA, 50HGFA, 50HFA, 51HFA, 50HSA, 55S2, 55S2A, 55S2GF, 55HGR, 60G, 60S2, 60S2A, 605, 70, 70G,75, 80, 85, 0S2HA , 60S2HFA, 65S2VA, 68A, 68GA, 70G2, 70S2HA, 70S3A, 70HGFA, SH, SL, SM, DM, DN, KT-2.

I gradi di tale acciaio vengono utilizzati non solo per la produzione di molle e molle a balestra, sebbene questo sia il loro scopo principale, che caratterizza la proprietà principale. Vengono utilizzati ovunque vi sia la necessità di conferire al prodotto elasticità, duttilità e resistenza allo stesso tempo. Tutte le parti realizzate con questi gradi sono soggette a tensione e compressione. Molti di loro sperimentano carichi che si sostituiscono periodicamente e con un'enorme frequenza ciclica. Questo:

• alloggiamenti dei cuscinetti che subiscono compressione e tensione in ogni punto con alta frequenza;
• dischi di attrito soggetti a carichi dinamici e compressione;
• rondelle reggispinta, la maggior parte delle volte subiscono carichi di compressione, ma ad esse può anche essere aggiunto un brusco cambiamento di tensione;
• fasce freno, per cui uno di i compiti più importantiè l'elasticità sotto allungamento ripetuto. Con questa dinamica di maggiore invecchiamento e usura, l'acciaio più resistente (con minore elasticità) è suscettibile a un rapido invecchiamento e a guasti improvvisi.

Lo stesso vale per ingranaggi, flange, rondelle, pinze, ecc.

Marcatura

Gli acciai per molle possono essere raggruppati per posizione:

• non legato con un contenuto di carbonio del 65-85% - acciaio per uso generale economico;
• silicio-manganese: il più economico con elevate proprietà fisiche e chimiche;
• cromo-manganese - acciaio inox, lavora in ambienti aggressivi a t -250 +250 C;
• inoltre legati e/o tungsteno, vanadio, boro - sono acciai con una maggiore durata grazie alla loro struttura omogenea, un eccellente rapporto tra resistenza e duttilità grazie ai grani frantumati e possono resistere a carichi meccanici elevati. Sono utilizzati su oggetti come il trasporto ferroviario.

La marcatura degli acciai per molle viene eseguita come segue. Diamo un'occhiata all'esempio di 60S2HFA:

• 60 - percentuale di carbonio in decimi (il carbonio non è indicato in una lettera);
• C2 - designazione in lettere del silicio con indice 2, indica un aumento di 2 volte del contenuto standard (1-1,5%);
• X - presenza di cromo fino allo 0,9-1%;
• F - contenuto di tungsteno fino all'1%;
• A - l'indice della lettera A aggiunta alla fine della marcatura indica il contenuto minimo di impurità nocive di fosforo e zolfo, non superiore allo 0,015%.

Produzione

A seconda dell'ulteriore lavorazione e del tipo finale del pezzo, l'acciaio viene fornito in fogli, fili, esagoni e quadri. Le elevate qualità prestazionali del prodotto sono assicurate da 2 componenti:

1. la struttura del metallo, che è determinata dalla composizione chimica e dalla successiva lavorazione;
2. la presenza di inclusioni non metalliche nella struttura, più precisamente quantità minima e pezzatura, che viene eliminata nella fase di fusione e colata;
3. la forma della parte (spirale, arco) e le sue dimensioni, determinate dal metodo di calcolo.

Quando la molla è allungata, i lati interno ed esterno delle spire subiscono diversi gradi di stress: quelli esterni sono meno suscettibili allo stiramento, mentre quelli interni subiscono il maggior grado di deformazione. Lo stesso vale per le estremità della molla: servono come punti di attacco, il che aumenta il carico in questi punti e in quelli adiacenti. Pertanto, sono state sviluppate qualità di acciaio che vengono utilizzate preferibilmente per compressione o tensione.

Trattamento termomeccanico

Senza eccezione, tutti gli acciai per molle sono sottoposti a trattamento termomeccanico. Successivamente, la forza e la resistenza all'usura possono aumentare 2 volte. Il prodotto viene modellato allo stato ricotto, quando l'acciaio ha la massima morbidezza possibile, dopodiché viene riscaldato a 830-870 C e raffreddato in olio o ambiente acquatico(solo per grado 60 CA). La martensite risultante viene temperata ad una temperatura di 480 ºC.

Informazioni generali. Le molle e le molle subiscono ripetuti carichi alternati nel funzionamento e, dopo aver rimosso il carico, devono ripristinare completamente le loro dimensioni originali. In relazione a tali condizioni operative, il metallo utilizzato per la fabbricazione di molle e molle deve avere, oltre alla resistenza necessaria in condizioni di carico statico, dinamico o ciclico, duttilità sufficientemente buona, elevati limiti di elasticità e resistenza ed elevata resistenza al rilassamento e quando si lavora in ambienti aggressivi (atmosfera di vapore, acqua di mare ecc.) deve essere anche resistente alla corrosione.

Anche le proprietà tecnologiche sono ugualmente importanti per il metallo delle molle e delle molle: bassa tendenza alla crescita dei grani e alla decarburazione durante il trattamento termico, temprabilità profonda, basso tasso di indurimento critico, bassa sensibilità alla fragilità della rinvenimento.

La qualità delle molle e delle molle è influenzata dalle condizioni della superficie di aste, fili e nastri. La presenza di difetti esterni (fessure, tramonti, calotte, peli, conchiglie, bave, scaglie depresse, ecc.), nonché di uno strato decarbonizzato, riduce le proprietà elastiche e cicliche del metallo. Pertanto, i difetti esterni sulla superficie delle aste e dei nastri devono essere rimossi mediante pulizia o molatura e la profondità dello strato decarburato non deve superare un determinato standard stabilito da GOST per l'acciaio per molle.

Le molle e le balestre hanno elevate proprietà (limiti massimi di elasticità e resistenza) con una durezza di HRC 40-45 (struttura a troostite), che si ottiene dopo indurimento (con trasformazione martensitica uniforme e completa su tutto il volume del metallo) e rinvenimento medio a 400-500° C (a seconda dell'acciaio).

Per la produzione di molle vengono utilizzati acciai al carbonio e legati e per i dispositivi - leghe di metalli non ferrosi, principalmente bronzo al berillio. Le molle sono realizzate solo in acciaio legato.

Le molle e le foglie delle molle vengono rinforzate nei seguenti modi: 1) seguita da deformazione plastica a freddo riscaldamento a bassa temperatura(vacanze, invecchiamento); 2) tempra seguita da rinvenimento (tempra per trasformazione martensitica); 3) indurimento seguito da invecchiamento (indurimento per dispersione).

Indurimento per deformazione plastica a freddo. Per la produzione di molle ritorte medie e piccole, è ampiamente utilizzato il filo brevettato (fino a 8 mm di diametro), realizzato con acciai a medio carbonio con un contenuto di manganese dello 0,3-0,6% e acciai 65G e 70G con un contenuto di manganese di 0,7 -1,0%, nonché dagli acciai per utensili al carbonio. Dopo l'avvolgimento a freddo, le molle vengono sottoposte a vacanza bassa(175-250° C, tempo di permanenza 15-20 minuti a seconda del diametro del filo) per alleviare le sollecitazioni, aumentare l'elasticità e i limiti di fatica, la resistenza al rilassamento e garantire la stabilità delle dimensioni della molla.

Invece di brevettare, è economicamente più vantaggioso utilizzare il metodo di incrudimento dell'acciaio normalizzato. Questo metodo, sviluppato nello stabilimento automobilistico di Gorky, è il seguente. Fili, barre, nastri di acciaio 45, 65G, 50KhG sono sottoposti a normalizzazione e quindi a deformazione plastica a freddo mediante trafilatura o laminazione con un grado di deformazione del 40-60%. Dal prodotto semilavorato risultante, mediante avvolgimento, stampaggio o taglio, vengono prodotte molle a balestra e elicoidali e foglie a molla, che vengono riscaldate a 280-300 ° C per 20-40 minuti.

Questo metodo garantisce inoltre che siano garantite le dimensioni e la forma degli elementi elastici, il che è particolarmente importante per le molle a lamina sottile che si deformano notevolmente durante l'indurimento. Per eliminare la deformazione di tali molle, è necessario utilizzare timbri speciali durante il rilascio.

Indurimento mediante tempra seguito da rinvenimento. Per la produzione di molle rinforzate mediante trattamento termico (tempra e rinvenimento), vengono utilizzati acciai al carbonio (65, 75) e legati (60S2A, 50HFA, 60S2N2A, ecc.) - solo acciai legati per molle che operano in ambienti aggressivi; - acciai inossidabili 30X13, 40X13, 12Х18Н10Т, ecc.

Gli acciai al carbonio, a causa della loro bassa temprabilità, vengono utilizzati per la produzione di molle da filo con diametro fino a 6 mm. Il vantaggio dell'acciaio al silicio rispetto all'acciaio al carbonio è la sua maggiore temprabilità e maggiore resistenza e duttilità. Lo svantaggio di questo acciaio è la maggiore tendenza a formare difetti superficiali durante la lavorazione a caldo, la decarburazione e la grafitizzazione. Come risultato della decarbonizzazione della superficie esterna delle molle o delle molle, la loro resistenza ai carichi a lungo termine diminuisce drasticamente. Pertanto, il riscaldamento delle molle e delle molle deve essere effettuato con protezione dalla decarburazione o (per eliminare influenza dannosa strato decarbonizzato) sottoporli a pallinatura dopo il trattamento termico.

Gli acciai al silicio 55C2 (A) e 60C2 (A) sono ampiamente utilizzati per la produzione di molle per automobili e molle per materiale rotabile ferroviario. L'acciaio 60S2 (A) viene utilizzato anche per la produzione di molle funzionanti a temperature fino a 250° C. L'acciaio 70SZA ha elevate proprietà meccaniche, ma è soggetto a grafitizzazione.

L'acciaio al manganese (65G) rispetto all'acciaio al silicio presenta alcune caratteristiche, tra cui una superficie meno ruvida durante la lavorazione a caldo, una maggiore temprabilità ed una minore tendenza alla decarburazione. Gli svantaggi dell'acciaio al manganese sono una maggiore sensibilità al surriscaldamento, la formazione di cricche da indurimento e la tendenza a temperare la fragilità; Questo acciaio viene utilizzato per molle di meccanismi e macchine.

Le parti in acciaio 55GS con una sezione trasversale fino a 25 mm sono temprate e quindi vengono utilizzate per la produzione di molle fino a 10 mm di spessore, molle cilindriche con un diametro dell'asta fino a 25 mm e molle tampone ; Questo acciaio è meno incline alla decarburazione e alla fragilità della tempra.

L'acciaio al cromo-manganese (50ХГ (А)) ha una profonda temprabilità, un'elevata resistenza e una sensibilità relativamente bassa al surriscaldamento; viene utilizzato per la fabbricazione di molle e molle di grande sezione; l'acciaio può essere indurito bene nell'olio; Lo svantaggio di questo acciaio è la sua tendenza a mitigare la fragilità.

Un piccolo additivo di vanadio all'acciaio al cromo ha un effetto positivo sulla struttura e sulla duttilità dell'acciaio e riduce anche la sua tendenza al surriscaldamento, per cui il trattamento termico è notevolmente facilitato; Pertanto, gli acciai al cromo vanadio (50ХФА) e al cromo manganese vanadio (50ХГФА) sono ben temprati in olio e sono meno inclini alla crescita del grano. Questi acciai vengono utilizzati per la produzione di molle per scopi speciali, nonché di molle per autovetture.

Gli acciai 60S2HFA, 65S2VA e 60S2N2A sono utilizzati per molle di grandi dimensioni per scopi critici. Le parti realizzate con questi acciai sono meno soggette alla crescita dei grani e sono calcinate in sezioni fino a 50 mm. Particolarmente elevate qualità L'acciaio al nichel-silicio 60S2N2A ha questa proprietà, che può essere facilmente ricotto in una struttura granulare di perlite, ha un'elevata duttilità e non si riscalda se raffreddato all'aria dopo la laminazione a caldo.

Gli acciai inossidabili vengono utilizzati per la produzione di molle che operano in ambienti corrosivi e temperature elevate (fino a 400°C). Le molle in acciai inossidabili ad alto contenuto di cromo della classe martensitica (30X13, 40X13, ecc.) Sono indurite ad una temperatura di 1000-1050 ° C in olio (le molle in acciaio 40X13 possono anche essere raffreddate in aria); la struttura dopo l'indurimento è martensite. Il rinvenimento dopo l'indurimento viene effettuato a seconda delle condizioni operative delle molle: a 550-500 ° C per molle operanti a temperature elevate, e a 300-350 ° C per molle operanti ad una temperatura di 20 ° C (a tempra più elevata temperatura, la durabilità diminuisce alla tensocorrosione). L'altissima temprabilità di questi acciai consente di produrre con essi molle di grandi sezioni.

Le molle realizzate in acciai al cromo-nichel della classe austenitica (12Х18Н10Т, ecc.), rinforzate mediante deformazione plastica a freddo, dopo l'avvolgimento sono sottoposte solo a rinvenimento a 450-500° C con mantenimento per 20-30 minuti.

Per aumentare la resistenza alla corrosione e la stabilità, le molle in acciaio inox vengono lucidate (preferibilmente elettrolitiche) dopo tutte le operazioni del processo tecnologico fino al completo alleggerimento della superficie. Va tenuto presente che durante la lucidatura il diametro del filo diminuisce del 3-10%, il che porta ad una diminuzione delle caratteristiche di forza delle molle.

Le molle elicoidali sono riscaldate in posizione orizzontale. Per evitare deformazioni durante il riscaldamento, sul fondo del forno vengono posizionate delle travi a canale, sulle quali sono posate le molle. Per indurire le molle a compressione utilizzare il dispositivo mostrato in Fig. 157, che è una tazza di acciaio (il cui diametro interno è 0,3-0,4 mm maggiore del diametro esterno della molla e l'altezza è 10-12 mm maggiore dell'altezza della molla) con un foro sul fondo uguale al diametro medio della molla. Una molla viene inserita nel dispositivo e caricata nel forno. Dopo il riscaldamento ad una determinata temperatura e il mantenimento, il dispositivo insieme alla molla viene rimosso dal forno e raffreddato nell'olio (in posizione orizzontale con oscillazione continua). La molla indurita viene espulsa dal dispositivo premendola dal lato del foro nel vetro.

La deformazione della molla ottenuta durante la tempra (Fig. 158, a) può essere eliminata durante la tempra. La molla indurita viene posizionata sul mandrino e fissata con un cuneo (Fig. 158, b). In questo stato, la molla viene rilasciata. Dopo la tempra sul mandrino viene eliminata la deformazione della molla derivante dalla tempra (fig. 158, c).

Per ottenere la durezza richiesta e forma corretta Per eliminare la deformazione che si verifica durante l'indurimento, le molle a balestra sottili vengono temprate in stampi su una pressa riscaldata elettricamente. La stampa ha due timbri: inferiore / e superiore 2 (Fig. 159). All'interno delle trafile sono presenti 3 dischi in acciaio con scanalature. Gli elementi riscaldanti in nichelcromo con isolamento resistente al calore sono posizionati nelle scanalature dei dischi 3. Le estremità dei 4 riscaldatori vengono condotte dagli stampi al pannello di controllo. Per la resistenza al calore, i timbri sono racchiusi in involucri con isolamento termico in amianto 5. Il timbro inferiore 1 è fisso. Il timbro superiore 2, utilizzando il cilindro pneumatico b, comandato dalla gru 7, può muoversi in direzione assiale. Il controllo della temperatura viene effettuato dalla termocoppia 8. Le molle temprate vengono poste sullo stampo inferiore /, pressate dallo stampo superiore 2 e mantenute per alcuni minuti alla temperatura di rinvenimento.

Per la produzione di molle per automobili vengono utilizzati gli acciai 60S2(A), 50KhG(A), 50KhFA, 50KhGFAidr. I fogli primaverili vengono tagliati a freddo, quindi vengono praticati dei fori, le estremità vengono tirate indietro e le orecchie vengono piegate a caldo. Il trattamento termico delle lamiere elastiche, ad esempio in acciaio 50KhGFA, viene effettuato secondo il seguente regime. Le lastre vengono caricate in un forno a trasporto di gas di tempra (temperatura zona I 600-700°C, zona II 800-850°C e zona III 850-880°C). L'esposizione è data

in ragione di 1,2-1,5 minuti per 1 mm di sezione. Dopo il riscaldamento, le lamiere delle molle vengono poste in una macchina piega-tempra, nella quale vengono eseguite piegatura e tempra con raffreddamento in circolazione d'olio (temperatura olio 40-60°C).

Dopo l'indurimento, le lastre a molla vengono rinvenute in forno a gas a 550-600°C con un tempo di permanenza di 40-45 minuti. I fogli elastici vengono posizionati sui bordi del trasportatore del forno. Dopo il rinvenimento, le foglie della molla entrano nel trasportatore della vasca di raffreddamento. Il rapido raffreddamento ad acqua dopo la tempra previene la fragilità della tempra, non interrompe il flusso e migliora le condizioni di lavoro in officina. Dopo la tempra, le lamiere delle molle vengono pallinate, il che ne aumenta notevolmente il limite di resistenza. Le tensioni residue di compressione sugli strati esterni causate dalla pallinatura riducono le sollecitazioni di trazione nelle fibre esterne, aumentando la durabilità

foglia primaverile.

Durante il trattamento termico vengono controllati: a) la durezza dopo indurimento (una serie ogni 2 ore di funzionamento) (HRC 50-60); b) montaggio del gruppo balestra (ogni 2 ore di funzionamento); c) durezza dopo rinvenimento (HRC 40-45).

Per verificare i risultati del trattamento termico, le molle vengono talvolta sottoposte a prove di resistenza selettive.

Oltre all'indurimento convenzionale, sono efficaci riscaldamento ad induzione molle e balestre, tempra isotermica e soprattutto trattamenti termomeccanici.

Indurimento per indurimento seguito da invecchiamento. Il materiale indurito mediante tempra e invecchiamento è bronzo al berillio. Prima dell'indurimento, le parti realizzate con nastro (stampaggio, disegno, flessibile, ecc.), barre (lavorate su macchine), filo (mediante avvolgimento) vengono sgrassate in benzina o acetone, lavate in acqua fredda e bollente e asciugate aria calda oppure in termostato ad una temperatura non superiore a 120° C. Le parti preparate vengono poste in scatole e riempite carbone, riscaldato in forno a 760-800 ° C con tempo di mantenimento per 8-15 minuti, raffreddato in acqua fredda e poi essiccato.

Le parti indurite sono sottoposte ad invecchiamento (indurimento per dispersione) a 260-400 ° C (a seconda delle proprietà richieste) con esposizione dopo riscaldamento da 1 a 4 ore e raffreddamento in aria.

Per evitare deformazioni, l'invecchiamento delle parti viene effettuato in dispositivi speciali. Dopo il trattamento termico, le parti vengono ispezionate. Durezza dipendente dalle condizioni operative delle parti HV 200-400.

Anche i pezzi vengono sottoposti a indurimento, seguito dalla fabbricazione di parti da essi secondo quanto segue processo tecnologico: taglio o taglio di spazi vuoti; sgrassaggio, lavaggio, asciugatura; indurimento; lucidatura dei pezzi (se necessario); produzione di parti; sgrassaggio, lavaggio e asciugatura dei pezzi, invecchiamento; controllare.

La particolarità del funzionamento di molle, molle ed elementi elastici è che sotto grandi carichi statici, ciclici o d'urto in essi Non è consentita alcuna deformazione permanente . A questo proposito, le leghe per molle, oltre ad altre proprietà, devono avere elevata resistenza alle piccole deformazioni plastiche .

Gli acciai per molle al carbonio e legati hanno un modulo elastico elevato, che limita la deformazione elastica. Sono economici e tecnologicamente abbastanza avanzati, utilizzati per la produzione di elementi elastici rigidi (di potenza) nell'industria automobilistica e dei trattori, trasporto ferroviario, costruzione di macchine utensili, per elementi elastici di potenza di dispositivi. Questi materiali sono spesso chiamati acciai per molle per uso generale . Gli acciai devono avere elevati limiti di elasticità, tenacità e resistenza al rilassamento. Questi requisiti sono soddisfatti dagli acciai ad alto contenuto di carbonio (0,5-0,7%), a cui sono sottoposti indurimento e rinvenimento ad una temperatura di 420-520°C si forma una struttura trostite .

Gli acciai al carbonio (65, 70, 75, 80, 85, 6OG, 65G, 70G) sono caratterizzati da una bassa resistenza al rilassamento, soprattutto se riscaldati. Non sono adatti per l'uso a temperature superiori a 100°C. A causa della loro bassa temprabilità, da essi vengono realizzate molle di piccola sezione. s V =1000-1200 MPa, d=5-8%.

Gli acciai per molle legati appartengono alla classe perlitica. I principali elementi di lega in essi contenuti sono silicio (1-3%), manganese (1%) e negli acciai per scopi più critici: cromo (1%), vanadio (0,15%) e nichel (1,7%). La lega (ad eccezione del silicio e del manganese) ha poco effetto sul limite elastico, la proprietà principale di questi acciai. Si manifesta in modo più significativo con un aumento della temprabilità, della resistenza al rilassamento e del limite di fatica.

Gli acciai al silicio economici 55S2, 60S2, 70SZA sono resistenti alla crescita del grano quando riscaldati per l'indurimento, ma sono soggetti a decarburazione, un pericoloso difetto superficiale che riduce il limite di resistenza. Nell'acciaio al silicio-manganese 60SGA questo svantaggio è meno pronunciato. s B =1300-1800 MPa, s 02 =1100-1600 MPa, d=5-8%.

Gli acciai 50KhFA, 50KhGFA, che, rispetto agli acciai al silicio e al silicio-manganese, sono sottoposti a un riscaldamento maggiore durante il rinvenimento (520°C), presentano resistenza al calore, maggiore tenacità e minore sensibilità all'intaglio. Sono destinati alle molle per autovetture, molle per valvole e altre molle critiche che possono funzionare a temperature fino a 300°C.

Gli acciai 60С2ХА e 60С2Н2А sono utilizzati per molle e molle a balestra di grandi dimensioni, fortemente caricate e particolarmente critiche. Le proprietà meccaniche degli acciai sono determinate dal contenuto di carbonio e dalla temperatura di rinvenimento. Il rinvenimento viene effettuato ad una temperatura leggermente superiore a quella corrispondente al limite massimo elastico, necessaria per aumentare duttilità e tenacità.

Gli acciai 70SZA, 60S2XA e 60S2N2A hanno le proprietà meccaniche più elevate: s B = 1800 MPa; s T = 1600 MPa: d>5%, y>20%. Il limite elastico è s UPR = 880-1150 MPa. e durezza H.R.C. 38-48. Con tale resistenza e durezza, l'acciaio è sensibile agli agenti sollecitanti, quindi le condizioni della superficie hanno una grande influenza sulla resistenza alla fatica. In assenza di difetti superficiali (decarburazione, incrostazioni, segni grossolani, ecc.), Il limite di resistenza dell'acciaio alla flessione non è inferiore a 500 MPa e alla torsione - 300 MPa. Per ridurre la sensibilità ai concentratori di stress, le molle finite e i fogli delle molle vengono sottoposti a indurimento superficiale mediante pallinatura. Dopo l'indurimento con pallinatura il limite di resistenza aumenta di 1,5-2 volte.

Acciaio per cuscinetti .

I cuscinetti volventi funzionano, di regola, con bassi carichi dinamici, il che rende possibile la loro produzione da acciai ad alto tenore di carbonio relativamente fragili dopo indurimento completo e basso rinvenimento. Per la produzione di sfere, rulli e anelli di cuscinetti vengono utilizzati acciai al cromo ad alta tecnologia economici ШХ4, ШХ15, ШХ15ГС e ШХ20ГС, contenenti circa l'1% di C. Nella designazione dei gradi, la lettera Ш significa acciaio per cuscinetti a sfere; X - presenza di cromo; numero - la sua frazione di massa in percentuale (0,4; 1,5; 2,0); C, G - drogaggio con silicio (fino allo 0,85%) e manganese (fino all'1,7%). L'acciaio viene fornito dopo ricottura sferoidizzante con struttura granulare perlitica (NV 1790-2170) e maggiori requisiti per la qualità del metallo. Nell'acciaio, l'eterogeneità del carburo e la contaminazione con inclusioni non metalliche sono strettamente regolamentate.

Per la produzione di cuscinetti ad alta velocità, gli acciai vengono utilizzati dopo la rifusione dell'elettroscoria (la lettera Ш viene aggiunta al grado di tali acciai, ad esempio ШХ15-Ш), che si distinguono per la massima omogeneità di struttura. Tali acciai sono necessari anche per la produzione di cuscinetti per strumenti di alta precisione.

Le parti del cuscinetto vengono sottoposte al trattamento termico tipico degli acciai ipertettoidi: tempra parziale a 820-850°C in olio e basso rinvenimento a 150-170°C. Dopo l'indurimento, nella struttura dell'acciaio rimane austenite residua (8-15%, la cui trasformazione può causare cambiamenti nelle dimensioni delle parti dei cuscinetti. Per stabilizzarli, i cuscinetti di precisione vengono trattati a freddo a -70-80°C. Alla fine l'acciaio per cuscinetti lavorato ha una struttura martensitica con inclusioni di piccoli carburi ed elevata durezza (H.R.C. 60-64).

Parti di cuscinetti a rulli di grandi dimensioni con un diametro di 0,5-2 m (per laminatoi, generatori elettrici) sono realizzate con acciai 12ХНЗА, 12Х2Н4А, sottoponendoli a carburazione a grande profondità (3-6 mm). Per i cuscinetti che operano in ambienti aggressivi, viene utilizzato acciaio al cromo resistente alla corrosione 95X18 (0,95% C, 18% Cr).

Primavera - un elemento elastico progettato per accumulare e assorbire energia meccanica. Le molle sono realizzate con materiali ad elevata resistenza ed elasticità. Le molle per uso generale sono realizzate con acciai ad alto contenuto di carbonio (U9A-U12A, 65, 70) legati con manganese, silicio, vanadio (65G, 60S2A, 65S2VA). Per molle operanti in ambienti aggressivi utilizzare acciaio inossidabile(12Х18Н10Т), bronzo al berillio (BrB-2), bronzo al silicio-manganese (BrKMts3-1), bronzo allo stagno-zinco (BrOTs-4-3).

Le piccole molle possono essere avvolte da filo già pronto, mentre quelle potenti sono realizzate in acciaio ricotto e vengono indurite dopo la formatura.

Si distinguono le molle:

In base alla progettazione:

Cilindrico ritorto (vite);
. Conico ritorto (ammortizzatori);
. Spirale (nell'equilibrio dell'orologio);
. Piatto;
. Piastra (ad esempio molle);
. A forma di disco;
. Barre di torsione;
. Liquido;
. Gas.

Per tipologia di carico percepito:

Le molle di compressione sono progettate per ridurre la lunghezza sotto carico. Le spire di tali molle non si toccano senza carico. Le spire terminali vengono premute contro quelle adiacenti e le estremità della molla vengono rettificate. Su mandrini o bicchieri sono posizionate lunghe molle di compressione, per evitare perdite di stabilità;
. Le molle di estensione sono progettate per aumentare la lunghezza sotto carico. Nello stato scarico, di solito hanno turni chiusi. Alle estremità sono presenti ganci o anelli per fissare la molla alla struttura;
. Le molle a torsione possono essere di due tipi: a torsione - un'asta che lavora in torsione (ha una lunghezza maggiore di una molla elicoidale) e molle elicoidali che lavorano in torsione;
. Piegare le molle.

Primavera - elemento di sospensione elastica veicolo. La molla trasferisce il carico dal telaio o dal corpo a telaio(ruote, rulli, ecc.) e attutisce gli urti e gli urti quando si passa su percorsi irregolari.

Principali tipologie di molle:

Una molla a balestra è un pacco di lamiere di varie lunghezze, realizzate in acciaio temprato e collegate tramite morsetti. Una molla a balestra lavora in flessione come una trave elastica. IN ultimamente Si tende a passare dalle molle multilamellare a quelle a poche lamine e addirittura monolamella, talvolta realizzate con materiali non metallici (compositi).

Per ridurre il peso, le molle moderne sono spesso realizzate non in metallo, ma in materiali compositi.

Tipi di molle a balestra:

Ellittico - in pianta ha una forma prossima ad un'ellisse; utilizzato nella sospensione delle carrozze trainate da cavalli e delle prime automobili; vantaggio: maggiore morbidezza e, di conseguenza, scorrevolezza; meno - complessità tecnologica, bassa resistenza, elevata sensibilità alle forze longitudinali, trasversali e laterali, che causano un enorme "scivolamento" del ponte durante il funzionamento delle sospensioni e una curva a forma di S durante l'accelerazione e la frenata - di conseguenza, perdita di controllabilità, ingombro;
. 3/4-ellittico: ha la forma di tre quarti di ellisse; utilizzato sulle carrozze e sulle prime automobili per la sua morbidezza, cadde in disuso negli anni Venti per gli stessi motivi dell'ellittica;
. Semiellittico: a forma di semiellisse; il tipo più comune; rappresenta un compromesso tra comfort, compattezza e producibilità, ampiamente utilizzato sugli autocarri - fino ad oggi sulle auto - fino alla metà degli anni '70, esclusivamente sull'asse posteriore; La “trazione” del ponte durante il funzionamento della sospensione e la flessione a forma di S durante l'accelerazione e la frenata sono presenti, ma in misura minore rispetto alle opzioni precedenti, e possono essere parzialmente o addirittura completamente compensate dall'introduzione di ulteriori aste di reazione nel progetto;
. Quarto ellittico - strutturalmente è la metà di un semiellittico; come elemento elastico, abbastanza rigido; Di regola veniva utilizzato per creare una sospensione indipendente, meno spesso - dipendente.

Molla di torsione. L'elemento di lavoro principale di una molla di torsione è una barra di torsione, un'asta elastica che funziona per ruotare. Le molle a torsione vengono utilizzate principalmente per la sospensione dei veicoli blindati.

Molla elicoidale- come elemento elastico funzionante viene utilizzata una molla. Possono essere utilizzate molle cilindriche, coniche, paraboloidi o a tazza.