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。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛,我們對它的要求也越來越高。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片單片對合組合為例,若按常規(guī)工藝生產(chǎn)出來的產(chǎn)品在常溫條件下測試彈力(彈簧負荷)較好,而在高溫工作環(huán)境下則不能滿足需求。
二、碟簧的結(jié)構(gòu)
該碟簧為組合形碟簧,共計30片,如圖1所示。其技術(shù)要求是工作溫度≤380℃,強壓次數(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(簡稱PH15-7Mo)。這種鋼的許用工作溫度可達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℃,時效2小時,空冷后強壓。通常碟簧強壓是在室溫下以單片對合,用大于兩倍的pf=0.75h0壓平力壓平5次。而這種碟簧經(jīng)過這樣處理后,室溫測力能達到圖紙要求,但經(jīng)過高溫工作試驗,在很短的時間內(nèi)應(yīng)力就松弛了,單片碟簧的高度下降0.03~0.05mm,這樣組合測力就不能達到需求。經(jīng)過分析,我們采取了熱壓的工藝,為了保證熱強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,強壓時,將碟簧加熱至450℃保溫45分鐘再強壓,這樣處理出來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,延長了使用壽命。
四、設(shè)計與使用中的問題
用戶常常在使用中發(fā)現(xiàn)碟簧的裝置(如緩沖器,機械密封)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個牌號(如下表1所示)。
上表不等于推薦的最高溫度材料,還是常溫下的數(shù)值。實際上,它們的E都隨環(huán)境溫度升高而下降(如表2面現(xiàn)象)。
因此設(shè)計者必須以所需工作溫度中的E來設(shè)計。
五、結(jié)束語
經(jīng)驗證,本工藝適合材料為沉淀硬化不銹鋼PH15-7Mo,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)的碟簧在高溫試驗及實際運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)試驗確定△H1和△H2.以解決熱松弛問題。
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