Заневоливание пружин

Заневоливание пружин

Заневоливание пружин

Спиральные пружины сжатия, витки которых работают на скручивание, подвергают упрочнению с помощью заневоливания. Упрочнение заневоливанием основано на создании во внешних, наиболее напряженных волокнах витков предварительных напряжений, обратных по знаку рабочим напряжениям.

Заневоливание заключается в сжатии пружины нагрузкой, превышающей рабочую нагрузку и выбираемой с таким расчетом, чтобы напряжения сдвига в крайних волокнах витков превысили предел текучести и чтобы материал на этих участках приобрел остаточные деформации (рис. 857, I). Пружину выдерживают под заневоливающей нагрузкой в течение 36—48 ч, после чего нагрузку снимают.

Упругая отдача сердцевины витков, не подвергшейся остаточным деформациям, создает в деформированных слоях напряжения сдвига, обратные по знаку рабочим напряжениям (рис. 857, II). В самой сердцевине возникают незначительные реактивные напряжения, по знаку одинаковые с рабочими напряжениями.

Если приложить к пружине рабочую нагрузку (рис. 857, III), то в результате сложения рабочих напряжений с предварительно созданными напряжениями сдвига напряжения в крайних волокнах будут существенно меньше тех, которые возникли бы в пружине, не подвергаемой заневоливанию (рис. 857, IV). Реактивные напряжения в сердцевине, складываясь с рабочими напряжениями, создают суммарные напряжения, которые несколько больше напряжений, возникающих в пружине, не подвергаемой заневоливанию.

Эпюры напряжений сдвига в сечении витка заневоленной пружины

В итоге сечение витков оказывается напряженным более равномерно, материал витков используется лучше; пик напряжений на окружности витков уменьшается. Иначе говоря, пружина упрочняется. При равенстве нагрузок максимальные напряжения в пружине получаются меньшими, чем в пружине, не подвергаемой заневоливанию; при равенстве максимальных рабочих напряжений пружина может нести более высокую нагрузку, чем пружина, не подвергшаяся заневоливанию.

При заневоливании в результате остаточных деформаций крайних волокон пружина садится; шаг витков и общая длина пружины уменьшаются по сравнению с этими величинами, приданными пружине при навивке. Это обстоятельство следует учитывать при проектировании пружин, подлежащих заневоливанию, назначая первоначальный шаг навивки и первоначальную длину пружины с учетом осадки при заневоливании. После заневоливания недопустима никакая термическая обработка; нагрев уменьшает или сводит на нет полезные остаточные напряжения, полученные при заневоливании.

Заневоливающую нагрузку, осадку при заневоливании и степень упрочнения пружины определяют специальным расчетом или устанавливают опытным путем на пробных образцах.

Заневоливанию подвергают только пружины, работающие при статических нагрузках или при периодических динамических нагрузках с ограниченным общим числом циклов. Пружины, работающие при высокочастотных циклических нагрузках большой длительности, заневоливанию не подвергают, так как резонансные колебания, возникающие при этих условиях, могут создать в заневоленных пружинах повышенные напряжения.