Produção industrial: How are Springs Made?
As molas são amplamente utilizadas em nossas vidas, desde maquinário industrial e produtos de hardware, maquinário agrícola e de construção, até outros consumíveis, como colchões. Essas molas helicoidais têm bom desempenho e fornecem boa força de tensão e contração. As molas de aço de alto carbono ainda desempenham um papel importante nos setores industriais e de consumo de baixo custo devido à sua economia e propriedades mecânicas suficientes.
Embora todos nós conheçamos as molas, como elas são fabricadas? Aqui, discutiremos o processo de fabricação de molas de aço de alto carbono.
Como as molas são fabricadas?
Se o diâmetro do fio da sua matéria-prima for igual ao do fio da mola, você só precisa de uma máquina de mola; se o diâmetro do fio da sua matéria-prima for maior que o diâmetro do fio da mola, este processo requer a intervenção de outras máquinas, ou seja, a Máquina trefiladeira de aço de alto carbono reta, que é a máquina inicial para trefilar o diâmetro do fio da matéria-prima para o diâmetro do fio que você precisa, e depois usar a máquina de molas para fazer a mola.
1. Preparação da matéria-prima
O fio de aço com alto teor de carbono é normalmente fornecido como fio-máquina (fio laminado a quente) com um teor de carbono entre 0,6% e 1,0%. Ele tem alta resistência e elasticidade, mas precisa ser trefilado e tratado termicamente para atingir as propriedades ideais.
2. Trefilação de fios
Objetivo: Para esticar o fio de aço grosso até o diâmetro necessário, melhorar o acabamento da superfície e as propriedades mecânicas.
Equipamentos: máquina de trefilação (trefilação úmida ou seca).
Passos:
Decapagem: Remova a incrustação de óxido na superfície do fio-máquina (usando ácido clorídrico ou ácido sulfúrico).
Fosfatação/Saponificação: Forma uma camada lubrificante na superfície do fio de aço (reduz o atrito da trefilação).
Desenho:
Trefilação bruta (redução de grande diâmetro) → Trefilação média → Trefilação fina (diâmetro final, como Φ0,5mm~Φ5mm).
Múltiplas passagens de desenho, cada passagem reduzindo o diâmetro em cerca de 10%~20%.
Recozimento (recozimento intermediário):
Se o endurecimento por trabalho for severo, o recozimento de recristalização (650~750°C) é necessário no meio do processo de trefilação para restaurar a plasticidade.
Processamento de trefilação:
3. Recozimento
Finalidade: Eliminar a tensão interna após o desenho, melhorar a plasticidade e facilitar o enrolamento subsequente.
Processo:
Recozimento esferoidizante (adequado para aço com alto teor de carbono):
Aqueça a 740~780°C, mantenha quente e depois resfrie lentamente (resfriamento em forno) para esferoidizar os carbonetos e melhorar a conformabilidade a frio.
Recozimento brilhante (atmosfera protetora para evitar a oxidação).
4. enrolamento de molas
Equipamentos:
Máquina automática de molas (máquina de enrolamento de molas CNC): usada para produção em massa, pode controlar o passo, o diâmetro externo, o número de voltas, etc.
Passos:
Selecione o mandril: diâmetro do mandril ≈ diâmetro interno da mola + rebote do fio (fórmula empírica: diâmetro do mandril = diâmetro interno da mola × 0,8~0,9).
Ajuste os parâmetros da máquina de molas:
Velocidade de alimentação, passo (as molas elásticas precisam reservar o espaçamento) e retificação de ambas as extremidades.
Enrolamento:
O fio de aço de alto carbono tem alta dureza, e é necessário garantir que não haja rachaduras durante o enrolamento (caso contrário, é fácil quebrar depois).
Como as molas são fabricadas?
6. tratamento de superfície
Finalidade: Antiferrugem e melhorar a resistência à fadiga.
Shot peening: Utilize tiros de aço para atingir a superfície para gerar tensão de compressão e melhorar a vida útil da fadiga.
Revestimento/fosfatização: zincagem, niquelagem ou fosfatização para prevenção de ferrugem.
Revestimento: resina epóxi ou Dacromet para proteção contra corrosão.
7. teste e calibração
Finalidade: Antiferrugem e melhorar a resistência à fadiga.
Teste de elasticidadeComprimir/esticar até a deformação especificada e verificar se ela é qualificada.
Retificação da superfície da extremidade (se necessário): Use uma esmerilhadeira de superfície de duas extremidades para garantir a verticalidade da mola.
Teste de fadiga (aplicação de ponta): simula o uso prolongado.
8. principais considerações
Seleção de materiais:
Mola comum: 65Mn (desempenho de alto custo).
Altos requisitos de fadiga: 50CrV, 60Si2Mn (mola de suspensão de automóvel).
Resistência à corrosão: Aço inoxidável 304 ou corda de piano (SWP).
Controle de desenho:
Uma taxa de redução muito alta pode facilmente levar à quebra do fio, portanto, o número de passagens precisa ser razoavelmente alocado.
Processo de tratamento térmico:
A temperatura de resfriamento é muito alta → grãos grosseiros; muito baixa → dureza insuficiente.
Têmpera insuficiente → alta fragilidade; têmpera excessiva → diminuição da elasticidade.
Habilidades de enrolamento:
O fio de aço de alto carbono tem um grande ressalto, portanto, o diâmetro do mandril precisa ser ajustado adequadamente.
Fio de mola Aplicação:
As molas (como 65Mn, aço 70#, T8A, etc.) são amplamente utilizadas em ambientes de trabalho de alta tensão e alta frequência devido à sua alta resistência, elasticidade e excelente resistência à fadiga.
Principais áreas de aplicação:
Setor automotivo: molas de suspensão (65Mn), molas de diafragma de embreagem (aço 70#) e molas de válvulas de motor (T8A) exigem resistência a impactos e longa vida útil.
Fabricação mecânica: molas de amortecimento de perfuração, molas de controle de válvulas, cargas de alta frequência de rolamento.
Eletrodomésticos e eletrônicos: molas de amortecimento de máquinas de lavar roupa, molas de reinicialização de interruptores elétricos, que exigem elasticidade precisa.
Militar e aeroespacial: molas de recuo de armas, mecanismos de implantação de antenas de satélite, que dependem de alta confiabilidade e resistência à fadiga.
Vantagens: baixo custo, alto limite elástico, após a têmpera + revenimento e tratamento de superfície, a vida útil é significativamente melhorada.
