碟形彈簧作為一種特殊的彈簧種類,有著其他彈簧不可代替的優(yōu)點(diǎn)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛,我們對(duì)它的要求也越來(lái)越高。耐熱不銹鋼碟簧適用于高溫環(huán)境下,彈力需要得到保證,所以應(yīng)力松弛的預(yù)防就尤為重要。我們以規(guī)格為31.5x16.3x2x2.8的30片單片對(duì)合組合為例,若按常規(guī)工藝生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品在常溫條件下測(cè)試彈力(彈簧負(fù)荷)較好,而在高溫工作環(huán)境下則不能滿足需求。針對(duì)這種情況,我們改進(jìn)了工藝,經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn),取得了較好的效果。
碟簧的結(jié)構(gòu)
該碟簧為組合形碟簧,共計(jì)30片,如圖1所示。其技術(shù)要求是工作溫度≤380℃,強(qiáng)壓次數(shù)不低于5次(大于壓平力2倍),HRC45~52,銳邊倒R為0.3mm圓弧,技術(shù)條件參照GB/T 1972執(zhí)行。單片碟簧特性的自由狀態(tài)時(shí)高度為2.8mm,工作狀態(tài)為2.32mm,其載荷為4100~4500N,極限高度為2.08mm,其載荷為6000~6400N。

自由狀態(tài):H=84mm
預(yù)緊狀態(tài):H=76mm
工作狀態(tài):H=69.6mm
三、制作工藝過(guò)程
根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求我們選用沉淀硬化型不銹鋼oCr15NiMo2Al(簡(jiǎn)稱PH15-7Mo)。這種鋼的許用工作溫度可達(dá)430℃,并且具有較好的耐蝕性。精加工尺寸外徑為∅31.5~△Dmm,內(nèi)徑為∅16.5-△dmm,厚度為2 0.03,冷成形高度最先為2.8 △H1mm。為了防止碟簧熱處理變形,必需選用夾具將碟簧穿好夾緊。熱處理工藝是480℃,時(shí)效2小時(shí),空冷后強(qiáng)壓。通常碟簧強(qiáng)壓是在室溫下以單片對(duì)合,用大于兩倍的pf=0.75h0壓平力壓平5次。而這種碟簧經(jīng)過(guò)這樣處理后,室溫測(cè)力能達(dá)到圖紙要求,但經(jīng)過(guò)高溫 工作試驗(yàn),在很短的時(shí)間內(nèi)應(yīng)力就松弛了,單片碟簧的高度下降0.03~0.05mm,這樣組合測(cè)力就不能達(dá)到需求。經(jīng)過(guò)分析,我們采取了熱壓的工藝,為了保證熱強(qiáng)壓后保證單片高度在2.8mm溫度,成形預(yù)制高度必需再加高△H2,強(qiáng)壓時(shí),將碟簧加熱至450℃保溫45分鐘再?gòu)?qiáng)壓,這樣處理出來(lái)的碟簧大大的降低了在高溫工作條件下應(yīng)力松弛的現(xiàn)象,提高了碟簧抗應(yīng)力松弛能力,延長(zhǎng)了使用壽命。
四、設(shè)計(jì)與使用中的問(wèn)題
用戶常常在使用中發(fā)現(xiàn)碟形彈簧的裝置(如緩沖器,機(jī)械密封)在高溫工作狀態(tài)下有P值降低,壓力不足現(xiàn)象。我們查閱圖紙,發(fā)現(xiàn)不少設(shè)計(jì)者忽略了材料本身應(yīng)力松弛的現(xiàn)象。
JB/T6655-93標(biāo)準(zhǔn)中推薦的高溫合碟簧材料有7個(gè)牌號(hào)(如下表1所示)。
表1 鋼種 牌號(hào) 推薦最高使用溫度℃ 耐熱彈簧鋼(GB1299) 30W4Cr2VA 500 不銹鋼(GB1220) 0Cr17Ni7A1 350 0Cr15Ni7Mo2A1 400 高溫合金 GH2123 550 GH2135 600 GH4169 600 GH4145 600 上表不等于推薦的最高溫度材料,還是常溫下的數(shù)值。實(shí)際上,它們的E都隨環(huán)境溫度升高而下降(如表2面現(xiàn)象)。
表2 (KN/mm²) 牌號(hào) 常溫 100℃ 200℃ 300℃ 400℃ 500℃ 600℃ 50CrVA 206 202 PH17-7 195 190 180 171 GH4145 214 207 198 190 179 170 158 GH4169 199 195 190 185 179 174 167 因此設(shè)計(jì)者必須以所需工作溫度中的E來(lái)設(shè)計(jì)。
五、結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)驗(yàn)證,本工藝適合材料為沉淀硬化不銹鋼P(yáng)H15-7Mo,0.1≤t≤3mm,0.1≤hot≤1.2mm(t為單片碟簧厚度,ho為單片碟簧自由高度),按該工藝生產(chǎn)的碟簧在高溫試驗(yàn)及實(shí)際運(yùn)用中可以完全滿足技術(shù)要求,保證產(chǎn)品質(zhì)量,其它材料也可以仿效,根據(jù)試驗(yàn)確定△H1和△H2.以解決熱松弛問(wèn)題。
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