Для изготовления пружин, упрочняемых термической обработкой (закалкой и отпуском), применяют углеродистые (65, 75) и легированные (60С2А, 50ХФА, 60С2Н2А и др.) стали
Широкое применение для изготовления и пружин подвижного состава железнодорожного транспорта имеют кремнистые стали 55С2 (А) и 60С2 (А). Сталь 60С2 (А) применяют также для изготовления пружин, работающих при температурах до 250В° С. Сталь 70СЗА обладает высокими механическими свойствами, но склонна к графитизации.
Марганцевая сталь (65Г) по сравнению с кремнистой сталью обладает некоторыми особенностями, к которым относятся получение менее шероховатой поверхности при горячей обработке, большая прокаливаемость и меньшая склонность к обезуглероживанию. Недостатками марганцевой стали являются повышенная чувствительность к перегреву, образованию закалочных трещин, склонность к отпускной хрупкости; применяют эту сталь для пружин механизмов и машин.
Детали из стали 55ГС сечением до 25 мм имеют сквозную закалку, а поэтому ее применяют для изготовления рессор толщиной до 10 мм, цилиндрических пружин с диаметром прутка до 25 мм и буферных пружин; эта сталь малосклонна к обезуглероживанию и отпускной хрупкости
Стали 60С2ХФА, 65С2ВА и 60С2Н2А используют для крупных пружин ответственного назначения. Детали из этих сталей малосклонны к росту зерна и прокаливаются в сечениях до 50 мм. Особенно высокими качествами обладает никелькремнистая сталь 60С2Н2А, легко отжигающаяся на структуру зернистого перлита, имеющая высокую пластичность, не подкаливающаяся при охлаждении на воздухе после горячей прокатки.
Основное назначение закалки заключается в получении стали с высокими твердостью, прочностью и износостойкостью. Однако закаленная сталь обладает повышенной хрупкостью и легко разрушается .под действием ударных и изгибающих нагрузок. В закаленных деталях всегда имеются большие внутренние напряжения.Для уменьшения внутренних напряжений и повышения вязкости сталь подвергают отпуску.Отпуском называется процесс нагрева металла после закалки до температуры ниже интервала превращений, выдержки при этой температуре и охлаждения. Отпуск повышает вязкость стали при сохранении пределов прочности и упругости и уменьшает внутренние напряжения
Навивка пружин может быть осуществлена на оправке соответствующего диаметра или на автоматах. Витые цилиндрические пружины навиваются на оправках в холодном состоянии при небольшом объеме производства. Навивка производится на изношенных специально приспособленных станках токарного типа с вращающейся оправкой. При навивке пружин в холодном состоянии диаметр оправки следует выбирать равным, примерно 0,8 - 0,95 внутреннего диаметра пружины в зависимости от свойств проволоки. Уменьшать диаметр оправки следует потому, что после снятия усилия натяжения проволоки, необходимого при навивке, диаметр пружины увеличивается вследствие других свойств материала.
Разрезка на отдельные пружины: навитые на оправке длинные спирали разрезаются на отдельные заготовки. В мелкосерийном производстве это иногда еще делается вручную молотком и зубилом. Более производительным и целесообразным способом является разрубка заготовок штампом на прессе.
Шлифование торцов: Концевые нерабочие витки пружин, работающие на сжатие, шлифуются с торцов для образования поверхностей, перпендикулярных оси пружины. При небольшом объеме производства пружин каждая пружина шлифуется на абразивно-заточном станке в две установки, при этом шлифуемые торцы пружины прижимаются к цилиндрической поверхности абразивного круга. Пружины вставляются по одной и шлифуются в приспособлении, удерживаемом в руке. [4]
Термообработка: Для выбранной проволоки производится закалка с последующим отпуском, с целью получения упругих свойств. Закалка выполняется при 850 °С, с последующим охлаждением в масле. Перед отпуском необходимо удалить масло с поверхности пружин. Для этого их промывают в течение 10 мин. в содовом растворе и сушат в опилках. Отпуск производится с целью повышения упругости пружин и обеспечения постоянства их характеристик. Отпуск осуществляется при 380 °С в течении 30 мин.
