[1]Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для производства плоских ленточных пружин, в том числе спиральных, с заданной геометрией из бериллиевой бронзы (БрБ2; БрБ2,5; БрБНТ1,7; БрБНТ1,9).
[2]Сплавы из бериллиевой бронзы в закаленном (мягком) состоянии обладают хорошей пластичностью и технологичностью, а также высокими механическими свойствами в термообработанном (состаренном) состоянии. Дополнительного повышения уровня механических свойств можно добиться пластической деформацией перед старением (старение из твердого состояния).
[3]Известен способ изготовления плоской спиральной пружины, где ленточную заготовку закрепляют на оправке одним концом и, поворачивая оправку, изгибают. Затем закрепляют на оправке другой конец и закручивают повторно, оставляя размещение зон растяжения и сжатия неизменным. Напряжения в витках пружины приближаются к постоянной величине. Авторское свидетельство СССР №1637903, МПК B21D 11/00, 30.03.1991. Недостатком способа является нестабильность геометрии готовых пружин (большой угловой разброс у концов) от партии к партии из-за наличия внутренних напряжений, возникающих при навивке.
[4]Известен способ термической обработки контактных пружин из бериллиевой бронзы, включающий термическую обработку в оправке, в качестве оправки используют стальную пластину с вырезанными пазами по размерам пружин, а термическую обработку (старение) проводят при 300-400°С с последующим охлаждением. Патент №2048593, МПК C22F 1/08, 20.11.1995. При данном способе получения пружин необходима предварительная гибка (формовка) заготовки в приспособлении по размерам паза, что, в случае сложной геометрии пружины, делает его трудоемким. Вместе с тем предварительная гибка заготовки (в мягком состоянии в меньшей степени, в твердом - в большей) привносит в материал внутренние напряжения, которые после старения изменяют размер пружины. Окончательная геометрия пружины будет отличаться от геометрии паза. В результате недостатками прототипа являются большая трудоемкость и несоответствие геометрии полученной пружины заданной. Особенно данные недостатки проявляются у пружин со сложной геометрией, например у спиральных.
[5]Техническим результатом является получение плоской пружины с заданной геометрией, в материале которой отсутствуют внутренние напряжения, и уменьшение трудозатрат на изготовление.
[6]Технический результат достигается тем, что при реализации способа изготовления плоской ленточной пружины из бериллиевой бронзы ленту-заготовку укладывают в паз металлической пластины, в которой осуществляют процесс закалки ленты-заготовки путем выдержки при температуре 760-790°С в течение 10-30 минут с резким охлаждением и старение при температуре 300-400°С в течение 3,5 часов с последующим охлаждением, при этом паз в металлической пластине выполняют с шириной на 5-10% больше толщины ленты-заготовки и с формой, обеспечивающей формирование в нем пружины с заданной геометрией.
[7]Сущность способа поясняется на фиг. 1 и фиг. 2.
[8]На фиг. 1 представлена металлическая пластина 1 со спиральным пазом 2, в который уложена лента-заготовка 3; в данном случае паз выполнен в виде спирали Архимеда. Паз возможно выполнять в форме спирали, описываемой любым уравнением. При необходимости изгибы концов пружины формируют в прорези 4 металлической пластины 1.
[9]На фиг. 2 представлена фотография металлической пластины 1 с уложенной в нее лентой-заготовкой 3.
[10]Способ осуществляется следующим образом.
[11]Ленту-заготовку 3 укладывают в спиральный паз 2 металлической пластины 1. Предварительно на прорези 4 формируется внутренний конец пружины. Экспериментально установлено, что ширина паза 2 должна быть больше толщины ленты на 5-10%. Это позволяет плотно зафиксировать ленту-заготовку 3 в пазу для сохранения ее размеров при термообработке и не вызывает трудностей при укладке. Толщина металлической пластины 1 равна ширине ленты-заготовки 3.
[12]В процессе укладки ленты-заготовки 3 в паз 2 в ней возникают внутренние напряжения, и происходит ее пластическая деформация. Проведение процесса старения на данном этапе даст существенное искажение геометрии пружины после ее извлечения из паза 2. Поэтому для снятия внутренних напряжений проводят закалку ленты-заготовки 3 в металлической пластине 1: выдерживают при температуре 760-790°С в течение 10-30 минут и резко охлаждают. Для качественной закалки необходимо, чтобы металлическая пластина 1 имела минимальные габариты.
[13]Далее проводят процесс старения ленты в пластине с выдержкой в течение 3,5 часов при температуре 300-400°С с последующим охлаждением.
[14]Извлеченная из пластины пружина имеет геометрию, повторяющую геометрию паза. В материале пружины отсутствуют внутренние напряжения.
[15]Изобретение позволяет получить плоские спиральные пружины с высокими механическими и упругими свойствами и заданной геометрией.
[16]Предлагаемым способом возможно получать плоские пружины любой геометрии.
[17]Примеры реализации способа.
[18]Пример 1. Ленту 0,35 ДПРНМ БрБ2 ГОСТ 1789-70 укладывают в спиральный паз металлической пластины (см. фиг. 2). Паз выполнен в виде спирали Архимеда. Ширина паза 0,38 мм. Проводят закалку: нагревают ленту в пластине в защитной атмосфере аргона до температуры 780°С, выдерживают в течение 20 минут и резко охлаждают в воде. Далее проводят процесс старения ленты в пластине с выдержкой в течение 3,5 часов в вакуумной печи при температуре 315°С с последующим охлаждением до 150°С в вакууме, далее на воздухе.
[19]Пример 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1. В качестве исходного материала используют Ленту 0,5 ДПРНТ БрБНТ1,9 ГОСТ 1789-70. Паз выполнен в виде гиперболической спирали. Ширина паза 0,55 мм. Выдержка при закалке 30 минут.
[20]Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1. В качестве исходного материала используют Ленту 0,3 ДПРНМ БрБ2,5 ГОСТ 1789-70, докатанную до толщины 0,26 мм. Паз выполнен в виде логарифмической спирали. Ширина паза 0,28 мм. Выдержка при закалке 15 минут.
