Как сделать пружину из проволоки

Технологический процесс изготовления пружин.

Пружины и рессоры обычно работают в условиях многократных повторных нагружений. Такие детали должны обладать высокими упругими свойствами и выдерживать при эксплуатации большое число повторных нагружений без поломок и без осадки. Последнее означает, что при снятии нагрузки пружина или рессора должна полностью восстанавливать свои первоначальные размеры и форму. Многочисленными исследованиями установлено, что на долговечность работы пружин и рессор большое влияние оказывает качество и чистота обработки поверхности. Риски, волосовины, царапины и другие дефекты поверхности недопустимы, поскольку они резко снижают работоспособность таких деталей. Пружины небольших размеров навиваются из твердой холоднотянутой проволоки диаметром до 6—8 мм. Проволока изготовляется из углеродистой стали и упрочняется путем особой термической обработки — патентирования. По существу это сочетание изотермической закалки с холодным волочением. После такой закалки проволока приобретает структуру сорбита и затем протягивается последовательно через несколько отверстий (фильер). Диаметр отверстия немного меньше диаметра проволоки, протягиваемой через него. В результате проволока постепенно утоняется до нужных размеров. Уменьшение диаметра проволоки происходит путем пластической деформации, которая сопровождается наклепом. Благодаря этому проволока приобретает высокие упругие и прочностные свойства.

После навивки пружин из такой проволоки термическая обработка нужна только для снятия напряжений, возникших при навивке. С этой целью проводится отпуск при 200—250 °С с выдержкой в течение 20 мин.

Для изготовления пружин небольших и средних размеров наряду с патентированной проволокой используется проволока, полученная методом деформационного упрочнения, который разработан на Горьковском автозаводе. Он заключается в том, что проволоку из сталей 45, 65Г и др. подвергают вначале нормализации, а затем холодному волочению. Из такой проволоки навивкой изготовляют пружины, а затем нагревают их до 280—300 °C и выдерживают в течение 20—40 мин. При этом происходит процесс, называемый деформационным старением, в результате которого получается необходимое упрочнение проволоки. Аналогичным образом можно изготовлять рессоры, производя вместо волочения холодную прокатку листов.

Пружины средних и больших размеров, а также рессоры изготовляют из легированных сталей 50Г, 60С2 и др. Углеродистые стали вследствие их низкой прокаливаемости не используются. Кремнистые стали имеют повышенную прокаливаемость, но склонны к обезуглероживанию. Марганцовистые стали обладают также повышенной прокаливаемостью, но в то же время склонны к трещинам при закалке.

Навивка пружин средних и больших размеров производится из прутков в горячем состоянии. После этого следует термическая обработка.

При этом рекомендуется руководствоваться следующими правилами:

1) нагрев пружин под закалку нужно проводить в горизонтальном положении либо подвешивать их на приспособлении типа елочки; в противном случае пружина под тяжестью собственной массы может дать осадку;

2) пружины растяжения, имеющие витки, прилегающие вплотную один к другому, нужно зажимать или обвязывать так, чтобы их не развело при нагреве;

3) длинные пружины малого диаметра во избежание коробления перед нагревом надо насаживать на оправку;

4) пружины в закалочную жидкость во избежание коробления нужно погружать в вертикальном положении;

5) независимо от марки стали закалку производить в масле;

6) для получения равномерных свойств отпуск пружин лучше проводить в селитряных ваннах, а если в камерных электропечах, то обязательно с вентиляторами;

7) проводить отпуск на твердость HRC 40—47.

Технологический процесс изготовления пружин больших размеров включает следующие операции: горячую навивку; разводку витков на заданный шаг; закалку; отпуск; шлифовку торцов; очистку. При механизированном производстве пружин можно совместить нагрев под навивку и закалку.

Основная трудность при изготовлении пружин — предупреждение коробления при закалке. С этой целью применяют оправки. При изготовлении пружин небольших размеров оправку применяют при отпуске. Если: такая пружина при закалке покоробилась, то при насаживании на оправку перед отпуском она выпрямляется, и в условиях нагрева при отпуске размеры ее фиксируются по оправке. Пружину больших размеров, покоробленную при закалке, трудно зафиксировать на оправке перед отпуском. В таких случаях следует производить закалку на оправке. Однако при этом конструкция оправки должна обеспечивать достаточно полный доступ закалочной жидкости к пружине.

Наша продукция

Устройство для выравнивания стальной проволоки диаметром 6-10 мм и полосы 20х3 30-4 мм с ручным приводом. Служит для выпрямления стальной оцинкованной проволоки диаметром 6-10 мм, а так же стальной оцинкованной полосы размером 20х3 мм, 30х4 мм. Круглые и плоские проводники поставляются в бухтах по 40-50 кг.

Для того, чтобы качественно выполнить монтаж молниеприемной «сетки» из стальной проволоки на плоской кровле необходимо уложить проволоку в держатели и соединить узлы при помощи клемм. Проволока укладывается ячейками размером 6х6 м, 10х10, 12х12 м. Для того чтобы ровно уложить проводник «сетки» ее необходимо выпрямить из скрученного состояния. Стальная оцинкованная проволока 8 и 10 мм тяжело поддается ручному выпрямлению, особенно сталь диаметром 10 мм, а так же в выпрямленном состоянии будут иметься неровности от неравномерного выпрямления.

Для прокладки токоотводов от молниеприемников на кровле, дымовых труб и других конструкций зданий и сооружений, установки проводников в держатели требуется проложить его максимально ровно без искривлений. Причина тому, эстетический внешний вид, а так же неровности, вследствие чего, из держателей может высвободиться проволока или повредиться самое крепление держателя.

Для простоты монтажа наша компания предлагает данное устройство для выпрямления проводников из девяти роликов, что позволит Вам сэкономить время на установку молниеприемных «сеток», а так же смонтировать токоотводы в самые кратчайшие сроки без опасения демонтажа неровных участков проволоки и полосы.

Конструкция машинки для выпрямления проволоки позволяет установить на высота 0,5 м от кровли или пола на любой конструкции из дерева или металла, отрегулировать нажатие роликов на проводник и добиться ровности проволоки или стальной полосы.

К примеру:

— установка на деревянные паллеты — 5 минут;

— ввинчивание шурупов в дерево — 2 минуты;

— настройка прижимных роликов под проводник от 5 до 15 минут;

— размотка стандартной бухты 115 м 5-7 минут

— нарезка на требуемые длины от 5 до 20 минут

Итого в среднем до 1 часа можно размотать и подготовить к установке стальную оцинкованную проволоку диаметром 8 мм. Для здания с плоской кровлей размером 50х20 ми высотой 10 м может потребоваться примерно 3 бухты проволоки, это означает, за 3 часа можно подготовить проводник к укладке на кровлю и токоотводы, не тратя на это рабочий день.

С чего нужно начать?

Специалисты рекомендуют использовать проволоку от какой-либо старой пружины, диаметр которой не устраивает владельца. Мастеру останется только ее выровнять и намотать на оправку с сечением нужного размера. Для этого проволока должна быть абсолютно ровной. Она будет намного пластичнее, если ее обработать в специальной печи. При отсутствии таковой подойдет любое другое устройство, которое можно растопить с помощью дров. Как утверждают опытные мастера, достаточное количество тепла для обжига дает береза. После растопки печи нужно дождаться, чтобы в ней прогорели дрова. Оставаться должны одни угли. В них следует положить старую пружину. Если изделие достаточно раскалилось, оно приобретет красный цвет. Теперь пружину можно отодвигать в сторону, чтобы она остывала на воздухе. После этой процедуры метал станет пластичным и с ним легко будет работать.

Обзор видов

По химическому составу стальную проволоку делят на углеродистую и легированную. Первые подразделяются на низкоуглеродистую с содержанием углерода до 0,25%, среднеуглеродистые с содержанием углерода от 0,25 до 0,6% и высокоуглеродистые с содержанием углерода от 0,6 до 2,0%. Отдельная разновидность — это нержавеющая сталь или коррозийностойкая. Добиваются таких характеристик путем добавления в состав легирующих компонентов — никеля (9-12%) и хрома (13-27%). В зависимости от начального сырья, в конечном результате проволока может быть темной или осветленной, мягкой или твердой.

Если изделие выпрямить и через некоторое время прогреть на огне, проволока вернется в свою начальную форму. По механическим свойствам пружинная проволока делится на:

• классы – 1, 2, 2А и 3;
• марки – А, Б, В;
• противостояние грузам — высоко нагруженная и тяжелогруженая;
• применение для нагрузок — сжатие, изгибание, растяжение и кручение;
• размер диаметра сечения — круглой и овальной формы, квадратной и прямоугольной формы, также возможна форма шестиугольная и трапециевидная;
• тип жесткости — жесткость переменная и жесткость постоянная.

По точности изготовления проволока может быть повышенной точности — используется при производстве и сборке сложных механизмов, нормальной точности – используется при изготовлении и сборке менее сложных механизмов.

Витые пружины сжатия

Упругие элементы могут иметь различные пространственные формы. Исторически первыми пружинами освоенными человеком, были листовые. Их и сегодня можно видеть — это рессоры у большегрузных грузовиков. С развитием технологий люди научились изготавливать более компактные витые пружины, работающие на сжатие. Кроме них, используются и пространственные упругие элементы.

Витые пружины

Особенности конструкции

Такие пружины при работе принимают нагрузку вдоль своей оси. В начальном положении между их витками существуют просветы. Приложенная внешняя сила деформирует пружину, длина ее уменьшается до тех пор, пока витки не соприкоснуться. С этого момента пружина представляет собой абсолютно жесткое тело. По мере уменьшения внешнего усилия форма изделия начинается возвращаться к первоначальной вплоть до полного восстановления при исчезновении нагрузки.

Основными характеристиками, описывающими геометрию детали, считают:

• Диаметр прутка, из которого навита пружина.
• Число витков.
• Навивочный шаг.
• Внешний диаметр детали.

Внешняя форма может отличаться от цилиндрической и представлять собой одну из фигур вращения: конус, бочку (эллипсоид) и другие

Шаг навивки бывает постоянный и переменный. Направление навивки – по часовой стрелке и против нее.

Устройство пружины

Сечение витков бывает круглым, плоским, квадратным и др.

Концы витков стачиваются до плоской формы.

Область эксплуатации

Шире других используются цилиндрические винтовые пружины постоянного внешнего диаметра и постоянного шага. Они применяются в таких областях, как

• Машиностроение.
• Приборостроение.
• Транспортные средства.
• Добыча полезных ископаемых промышленность.
• Бытовая техника .

и в других отраслях.

Применение пружины в быту

Это интересно: Как варить нержавейку полуавтоматом в среде углекислого газа: видео, советы

Как изготовить и закалить пружину в домашних условиях

Практически каждый домашний мастер знает, что почти из любой проволоки возможно сделать пружину и с успехом ее использовать в быту. В основном проблем с самостоятельным изготовлением детали не возникает. Однако иногда возникают ситуации, в которых необходимо сделать либо пружину нестандартных габаритов, либо придать ей повышенную прочность и упругость. Для этого следует прибегнуть к операциям термообработки. Закалить пружину в домашних условиях вполне реально. Само собой, что самодельную деталь не стоит использовать в особо ответственных устройствах, работающих при повышенной нагрузке. Для таких целей рекомендуется использовать пружины, изготовленные в заводских условия. Но для домашнего применения в устройстве, работающем в облегченном режиме рассматриваемая технология вполне подходит.

Необходимые инструменты и материалы

Для того, чтобы изготовить и закалить пружину из проволоки своими руками необходимо:

• Стальная проволока. Диаметр подбирается исходя из необходимых характеристик будущего изделия.
• Обыкновенная газовая горелка.
• Слесарный инструмент: пассатижи, молоток и т.п.
• Тиски.
• Печка. Это может быть, при ее наличии, специальная или же обычная бытовая.

Облегчить процесс навивания спирали способны дополнительные приспособления, которые подбираются индивидуально в соответствии с размерами и жесткостью пружины.

Если использование и закалка предполагается из проволоки диаметром меньше 2 миллиметров, то она может предварительно не нагреваться. Она без проблем будет гнуться и без этой операции. Однако при этом до начала намотки рекомендуется ее разогнуть ее по всей длине и полностью выровнять.

При использовании проволоки диаметром более 2 миллиметров ее следует до начала работы обжечь. Без данной операции выровнять и навить ее будет проблемно.

Особенности операции

• Верно подобранная основа является залогом успеха. В заводских условиях для изготовления применяется сплав цветных металлов (65Г, 60ХФА, 60С2А, 70СЗА, Бр. Б2), легированная или углеродистая сталь. Во время домашнего изготовления оптимальной основой будет старая пружина необходимого диаметра.
• Для отжига лучше всего подойдет особая печь. При отсутствии таковой подойдет из кирпича или металла.
• Для охлаждения после нагрева рекомендуется применять трансформаторное масло. При его отсутствии подойдет веретенное.

Последовательность действий

1. Прежде, чем закалить проволоку для пружины следует проверить материал основы и убедиться, что используемая проволока углеродистой стали.

2.  Процедура отжига, как сказано ранее, способна добавить пластичности. Это облегчит процесс выравнивания и намотки на оправку. Для этого можно особую печь или любую подходящую. В быту закалять возможно в наиболее подходящей конструкции (металлической или кирпичной). Для этого разжигается обычный костер и после в уголь помещается будущая пружина. После нагрева заготовки докрасна проволоку нужно изъять и позволить остыть естественным путем. Остывшая проволока будет существенно мягче и с ней можно будет комфортно работать.

3. Размягченную проволоку следует полностью выровнять и приступить к намотке на оправку подходящего диаметра. Во время проведения процедуры нужно контролировать плотное расположение витков друг к другу. Для упрощения можно пользоваться шуруповертом.

4. Для придания требуемой упругости потребуется провести закаливание. Благодаря этой термической обработке деталь получается более твердая и прочная. Закалка пружин предполагает их прогрев до температуры от 830 до 870 градусов. Для этого допускается пользоваться газовой горелкой. Ранее уже мы говорили про закалку металла в домашних условиях.

Дома вряд ли сыщется подходящий термометр, которым возможно точно определять температуру детали. Поэтому можно ориентироваться по цвету металла. Когда необходимая температура достигнута заготовка станет светло-красной. Рекомендуем посмотреть видео с подробным рассказом о температуре нагрева. После этого пружина помещается в охлаждающую среду (масло).

5. После закаленную пружинку требуется подержать в сжатом состоянии. Для этого необходимо от 20 до 40 часов.

6. В завершение провести обработку и подгонку до требуемых размеров.

Верное проведение подобного упрочнения позволит с успехом использовать пружину в домашних механизмах.

Как сделать пружину в домашних условиях своими руками

Почему появляется масло в трамблере и что делать, чтобы это устранить Чаще всего вопрос о том, как сделать пружину самостоятельно, используя для этого подручные средства, не возникает. Однако бывают ситуации, когда пружины требуемого диаметра нет под рукой. Именно в таких случаях возникает потребность в изготовлении этого элемента своими руками.

Изготовить небольшую пружину вполне реально

Конечно, пружины для ответственных механизмов, работающих в интенсивном режиме, лучше всего изготавливать в производственных условиях, где есть возможность не только правильно подобрать, но и соблюсти все параметры технологического процесса. Если же нестандартная пружина вам требуется для использования в механизме, который будет эксплуатироваться в щадящем режиме, то можно сделать ее и в домашних условиях.

Что потребуется

Чтобы сделать пружину своими руками, подготовьте следующие расходные материалы и оборудование:

• стальную проволоку, диаметр которой должен соответствовать размеру поперечного сечения витков вашего будущего пружинного изделия;
• обычную газовую горелку;
• инструмент, который обязательно есть в каждой слесарной мастерской;
• слесарные тиски;
• печь, в качестве которой может быть использовано и нагревательное устройство бытового назначения.

Навивать спираль легче с помощью приспособлений, конструкция которых зависит от размеров и жесткости пружины

Проволоку, если ее диаметр не превышает 2 мм, можно не подвергать предварительной термической обработке, так как ее легко согнуть и без этого. Перед тем как наматывать такую проволоку на оправку требуемого диаметра, ее необходимо разогнуть и тщательно выровнять по всей длине намотки.

Выбирая диаметр оправки, следует учитывать размеры пружины, которую вы собираетесь сделать в домашних условиях. Чтобы компенсировать упругую деформацию проволоки, диаметр оправки выбирают несколько меньше, чем требуемый размер внутреннего поперечного сечения будущего изделия.

Приспособление для навивки спиральной пружины

В том случае, если диаметр проволоки, из которой вы своими руками собираетесь сделать пружину, больше 2 мм, ее необходимо предварительно отжечь, так как без такой процедуры выравнивать ее и навивать на оправку будет затруднительно.

Пошаговая инструкция

Шаг 1

Первое, что необходимо сделать, если вы собираетесь изготовить пружину своими руками, – это подобрать материал для такого изделия. Оптимальным материалом в данном случае является другая пружина (главное, чтобы диаметр проволоки, из которой она изготовлена, соответствовал поперечному сечению витков пружины, которую вам надо сделать).

Подбирая материал от старой пружины, вы будите уверены, что проволока сделана из закаленной высокоуглеродистой стали

Шаг 2

Отжиг проволоки для пружины, как уже говорилось выше, позволит вам сделать ее более пластичной, и вы без особого труда сможете выровнять ее и намотать на оправку. Для выполнения такой процедуры лучше всего использовать специальную печь, но если таковой нет в вашем распоряжении, то можно воспользоваться любым другим устройством, растапливаемым дровами.

Шаг 3

Ставшую мягкой проволоку следует тщательно выровнять и начать наматывать на оправку требуемого диаметра

При выполнении такой процедуры важно следить за тем, чтобы витки располагались вплотную друг к другу. Если вы никогда не занимались намоткой пружин ранее, можно предварительно посмотреть обучающее видео, которое несложно найти в интернете. Для намотки небольшой пружины можно использовать шуруповерт

Для намотки небольшой пружины можно использовать шуруповерт

Шаг 4

Чтобы ваша новая пружина обладала требуемой упругостью, ее необходимо закалить. Такая термическая обработка, как закалка, сделает материал более твердым и прочным. Для выполнения закалки готовую пружину надо нагреть до температуры 830–870°, для чего можно использовать газовую горелку.

Ориентироваться на то, что требуемая температура закалки достигнута, можно по цвету раскаленной пружины: он должен стать светло-красным. Чтобы точно определить такой цвет, также ориентируйтесь на видео.

После нагрева до требуемой температуры пружину необходимо охладить в трансформаторном или веретенном масле.

Цвета каления стали

Шаг 5

После закалки пружину следует выдержать в сжатом состоянии на протяжении 20–40 часов, а затем обработать ее концы на точильном станке, чтобы сделать изделие требуемого размера.

После выполнения всех вышеописанных процедур пружину, которую вы сделали своими руками, можно начинать использовать по назначению.

Особенности технологии

Технологический процесс изготовления упругих элементов зависит от технических требований, предъявляемых к конструкции. Сделать пружину не так просто, как обычную деталь, которая не должна обладать особыми упругими свойствами. Для этого требуется специальное оборудование и оснастка.

Навивка пружин с круглым сечением витка проводится следующими методами:

• Холодная. Применяется для малых и средних размеров (диаметр проволоки до 8 миллиметров).
• Горячая. Для больших диаметров.

Технология навивки пружины

После навивки упругие элементы подвергают различным видам термообработки. В ее ходе изделие приобретает заданные свойства.

Изготовление пружины своими руками

• маркой стали, из которой будет изготавливаться изделие;
• диаметром проволоки;
• количеством навиваемых витков;
• шагом витка.

Самодельное изделие может изготавливаться на оправке и с помощью шуруповерта. Понадобятся еще кусачки, молоток, тиски, источник нагрева (печь, газовая горелка, костер), среда для охлаждения и дополнительные приспособления.

Самый простой способ изготовления – это намотать провод на какой-либо стержень подходящего диаметра вручную. При этом необходимо следить за тем, чтобы витки плотно прилегали друг к другу.

Процесс изготовления пружины с помощью шуруповерта можно посмотреть на видео:

1. Проволока должна быть абсолютно ровной. Если изделие изготавливают из неровной или старой пружины, она обязательно должна быть выровнена.
2. Проволока должна быть очищена от ржавчины, масел и других загрязнений. Для этого используют содовый раствор или химические средства, позволяющие растворить масла и снять ржавчину. Протирать проволоку рекомендуется опилками.
3. Проволока диаметром более 2 мм перед навивкой должна быть подвергнута процедуре отжига путем нагрева докрасна (температура в пределах 400 °C) и охлаждения на воздухе.
4. При намотке необходимо контролировать положение витков относительно друг друга. Они должны плотно прилегать один к одному.

Закалка пружин в домашних условиях может выполняться несколькими способами: с помощью газовой горелки, нагревом в печи, изготовленной из кирпича или камня, или просто в костре. Нагрев должен производиться до температуры около 870 °C. На глаз это определяется цветом проволоки: она в процессе нагрева делается почти белого цвета. Затем ее необходимо поместить в масло (трансформаторное, веретенное или другую жидкую среду), которое обеспечит медленное охлаждение. Напомним, что быстрое охлаждение может вызвать возникновение трещин, которые отрицательно скажутся на качестве пружины.

В домашних условиях обычно используют в качестве жидкой среды мыльный раствор или трансформаторное масло, которое налито в достаточном количестве в емкость. Пружины должны полностью погружаться в нее и остывать там до комнатной температуры.

Изготовленную кустарным способом пружину рекомендуется выдержать на протяжении некоторого времени в сжатом состоянии. Обычно время выдержки лежит в пределах от 20 до 40 часов.

Термообработка пружины с применением доступных средств показана на видео:

Требования к материалу

Прочностные параметры и отказоустойчивость изделия во многом определяются материалом, из которого его решили сделать. Металлурги выделяют в классификации сталей специальные рессорно-пружинные стали. Они обладают специфической кристаллической структурой, определяемой как химическим составом, так и проводимой термической обработкой изделий. Высоколегированные сплавы повышенной чистоты и высокого металлургического качества обеспечивают высокую упругость и пластичность, способны сохранять свои физико-механические свойства после многократных деформаций.

Сталь 60С2А

Популярность среди конструкторов механизмов приобрели пружинные сплавы 60С2А, 50ХФА и нержавейка 12Х18Н10Т