Стенд испытания пружин на растяжение

Технические требования, правила приемки и методы контроля установлены ГОСТ 16118-70.

Последовательность контрольных операций можно рассмотреть на примере наиболее распространенных.

Внешний осмотр. На поверхности пружин не допускается риски, царапины, следы ржавчины, отслаивание покрытий пользуются специальными реагентами.

Внешний осмотр производят также после термообработки. Для лучшего выявления закалочных рисок, трещин в наиболее ответственных пружинах производят магнитно-порошковую дефектоскопию.

Проверка размеров. Стандарт устанавливает три группы точности пружин:

1. первая группа –пружины с допускаемыми отклонениями на контролируемые силы или деформации ± 5% ;
2. вторая группа – пружины с допускаемыми отклонениями ± 10% ;
3. третья группа – пружины с допускаемыми отклонениями ± 20% ;

В соответствие с группами точности установлены допускаемые отклонения на геометрические параметры:  Наружный D (или внутренний  D1) диаметр, полное число витков  n1, высоту пружины в свободном состоянии H и предельно сжатом H3 состояниях, перпендикулярность торцевых плоскостей к образующей пружины и неравномерность шага в свободном состоянии.

Контроль наружного диаметра пружины можно производить универсальными средствами измерения. В этом случае наружный диаметр замеряется не менее чем в трех местах пружины во взаимно перпендикулярных направлениях.

При контроле калибрами длина рабочей части калибра должна быть не менее утроенного шага пружины.

Наружный диаметр пружины в предельно сжатом состоянии проверяют с помощью контрольной гильзы. Помещенная внутрь гильзы пружина сжимается до полного сжатия, до соприкосновения витков, при этом гильза должна свободно перемещаться вдоль пружины. При контроле внутреннего диаметра контрольный стержень должен свободно проходить через полость ненагруженной пружины (рис. 2, а). По контрольным рискам, нанесенным на стержне, производится выбраковка пружин по высоте Hв свободном состоянии.

Размеры калибров, контрольных гильз и контрольных стрежней должны иметь точность не ниже 5-го класса по ОСТ 1219. В ОСТ 1219 подробно расписаны способы применения калибров и возможные допуска на их отклонение.

Определение числа витков производится путем отсчета целых витков и добавления к ним избыточной доли витка, составляющего часть окружности.

Контроль высоты пружины, сжатой до соприкосновения витков, производится  как самостоятельная операция или одновременно с изменением силовых характеристик. За высоту H3 принимается расстояние между опорными плоскостями устройства, сжимающего пружину.

Значения предельных отклонений наружного и внутреннего диаметров, числа витков, высоты пружины и других геометрических параметров приведены в ГОСТ 16118-70.

Проверка перпендикулярности опорной плоскости пружины к ее геометрической оси производится «на просвет» с помощью угольника или вспомогательного цилиндра, ось которого перпендикулярна опорной плоскости (рис. 2, б).

Испытания в статике. Для проверки соответствия характеристики пружины требованиям чертежа к ней прикладывают эталонные нагрузки, измеряя при этом ее длину или деформацию. Такие испытания производят путем постепенного нагружения или разгружения пружины (в зависимости от предъявляемых к ней требований).

Статические испытания производят на универсальных машинах, оборудованных гидравлическим или пневматическим приводом нагружения, а также силоизмерительными узлами и устройствами для измерения деформаций.

В условиях серийного производства мелких пружин целесообразно применять специальные приборы, одна из конструкций которых представлена на (рис. 3).

Испытуемая пружина одевается на оправку 2, закрепленную на основании 1. На ту же оправку последовательно насаживаются два груза 3 и 4, причем в груз 4 запрессована направляющая втулка 5. К грузу  4 прикреплен указатель 6, с помощью которого можно отсчитывать показания по шкале (или отдельным рискам) на стойке 7.

В настоящее время созданы универсальные испытательные машины, такие как ИР5040-10П и ИР5047-10П  позволяющие определять приложенное усилие и соответствующую деформацию. Эти машины работают на автоматическом режиме нагружения. Их пределы измерения соответственно 0,1-1000 кГ.

В условиях массового производства применяются контрольно-сортировочные автоматы.

К числу статических методов испытания можно отнести и заневоливание. Большая величина остаточной деформации после заневоливания недопустима, какими бы причинами она ни объяснялась: плохой термообработкой, трещинами или другими.

Эффекта, аналогичного заневоливанию, можно добиться так называемой отбивкой — много кратным ударным нагружением на специальных стендах (регламентируется ГОСТ 16118-70), при котором в пружине возникают напряжения, превосходящие предел упругости.

Осадка пружин при этом стабилизируется приблизительно после первых 2000 циклов, а продолжительность испытания сокращается до 2-3 мин.

Динамические испытания. Целью динамических испытаний является определение соответствия качества пружин условиям их эксплуатации при переменных нагрузках.

Если пружины предназначены для работы в условиях ударных нагружений, их испытания производят на копре под ударами свободно падающей бабы. Перед испытанием пружина в специальном приспособлении деформируется на заданную величину предварительного поджима. Вследствие неравномерности распределения напряжений по длине пружины при ударной нагрузке ее следует подвергнуть сериям ударов с обеих сторон.

Пружины, предназначенные для восприятия циклических и многократно переменных нагрузок, подвергаются динамическим испытаниям на специальных стендах. При этом желательно, что бы форма импульса приближалась к эксплуатационной, а максимальные напряжения превышали  предел усталости, не достигая, однако, предела упругости данного материала.

Для сокращения общей продолжительности цикла изготовления пружин метод динамических испытаний так же, как и отбивка, может быть рекомендован взамен заневоливания. В этом случае максимальное напряжение должно несколько превышать предел упругости.