Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6367:1998 về dây thép lò xo cơ khí - thép lò xo không gỉ - dây thép

• Số hiệu: TCVN6367:1998
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 1998

TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

TCVN 6367 : 1998

DÂY THÉP LÒ XO CƠ KHÍ - THÉP LÒ XO KHÔNG GỈ - DÂY THÉP
Steel wire for mechanical springs - Stainless steel for spring - Wire

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này qui định yêu cầu kỹ thuật cho dây thép lò xo không gỉ, được dùng trong điều kiện ăn mòn có đường kính đến 10 mm, dùng để chế tạo lò xo hoặc những phần lò xo làm việc chịu gỉ và đôi khi trong điều kiện nhiệt độ tăng không nhiều (xem mục A1 của phụ lục A)

2 Tiêu chuẩn trích dẫn

TCVN 197 : 85 Kim loại - Phương pháp thử kéo.

TCVN 298 : 85 Gang thép - Phương pháp xác định Cacbon tự do.

TCVN 308 : 89 Gang thép - Phương pháp xác định Vanadi.

...

...

...

TCVN 1812 : 76 Gang thép - Phương pháp phân tích hóa học - Xác định hàm lượng Crôm.

TCVN 1814 : 76 Gang thép - Phương pháp phân tích hóa học - Xác định hàm lượng Silic .

TCVN 1815 : 76 Gang thép - Phương pháp phân tích hóa học - Xác định hàm lượng Phốt pho.

TCVN 1817 : 76 Gang thép - Phương pháp phân tích hóa học - Xác định hàm lượng Molipđen.

TCVN 1819 : 76 Gang thép - Phương pháp phân tích hóa học - Xác định hàm lượng Mangan.

TCVN 1820 : 76 Gang thép - Phương pháp phân tích hóa học - Xác định hàm lượng Lưu huỳnh.

TCVN 4398 : 87 Thép - Phôi mẫu thử và mẫu thử để thử cơ tính.

3 Yêu cầu kỹ thuật

3.1 Chế tạo thép và sản phẩm

...

...

...

3.2 Giao nhận

3.2.1 Dạng giao nhận

Dây thường được cung cấp dưới dạng cuộn dây hoặc ở dạng dài đã được cắt.

Bảng 1 Thành phần hoá học của thép khi phân tích mẫu đúc

Cấp thép

Thành phần hoá học 1),% (m/m)

Số

Kí hiệu

C

...

...

...

Si

max

Mn

max

Al

Cr

Mo

Ni

1

...

...

...

3

X9 CrNi 18-8

X5CrNiMo 17-12-2

X7CrNiAl 17-7

0,12

0,07

0,09

1,5

1,0

...

...

...

2,0

2,0

1,0

-

-

0,75ữ1,50

16,0 ÷19,0

16,5÷18,5

16,0÷18,0

...

...

...

6,5÷9,5

10,5÷13,5

6,5÷7,5 ^3)

1) Đối với toàn bộ các cấp P ≤ 0,045 % (m/m) và S ≤ 0,030 % (m/m).

2) Dùng khi điều kiện chống mài mòn là đặc biệt quan trọng.

3) Khi có thoả thuận riêng, thép được dùng cho gia công biến dạng nguội, thành phần Ni có thể 7 ÷ 8,25 % (m/m) Ni.

3.2.2 Điều kiện giao nhận

3.2.2.1 Các điều kiên giao nhận được qui định trong bảng 2 :

Điều kiện nhiệt luyện (T) cấp 3 không phải là điều kiện giao nhận tiêu chuẩn, nhưng có thể là điều kiện được thỏa thuận giữa hai bên.

...

...

...

Lõi dây được quấn tròn có đường kính không bé hơn dường kính tang của lõi và không lớn hơn 2,5 lần đường kính tang.

Cuộn dây được quấn tròn có đường kính không bé hơn đường kính lõi ban đầu và không lớn hơn 1,5 lần đường kính đó.

Các đường kính khác của khuôn đúc tròn do hai bên thỏa thuận.

Dây lò xo được kéo tự do từ khuôn đúc xoắn ốc.

Các yêu cầu này đảm bảo được thực hiện cho dây có đường kính đến 5mm, nếu độ dịch chuyển dọc trục l giữa hai đầu của tang cuộn chuyên dùng (cuộn dây) không vượt quá giá trị tính theo công thức sau:

trong đó

D là đường kính trung bình của tang cuộn chuyên dùng, mm;

d là đường kính dây, mm.

...

...

...

3.2.2.3 Chất lượng bề mặt của dây thép lò xo không gỉ được qui định theo thỏa thuận giữa hai bên .

Bảng 2 - Độ bền của lò xo điều kiện kéo nguội (C) và cấp 3, điều kiện nhiệt luyện (T)

Đường kính danh nghĩa mm

Độ bền kéo, N mm2

Cấp I

Điều kiện C

Cấp II

Điều kiện C

min

...

...

...

Độ bền thông thường min

Độ bền cao

min

Điều kiện C

min

Điều kiện T

min

≤ 0,20

> 0,20 ≤ 0,30

...

...

...

> 0,40 ≤ 0,50

> 0,50 ≤ 0,65

> 0,65 ≤ 0,80

> 0,80 ≤ 1,00

> 1,00 ≤ 1,25

> 1,25 ≤ 1,50

> 1,50 ≤ 1,75

> 1,75 ≤ 2,00

> 2,00 ≤ 2,50

...

...

...

> 3,00 ≤ 3,50

> 3,50 ≤ 4,25

> 4,25 ≤ 5,00

> 5,00 ≤ 6,00

> 6,00 ≤ 7,00

2200

2150

2100

2050

...

...

...

1950

1900

1850

1800

1750

1700

1650

1600

1550

...

...

...

1450

1400

1350

2350

2300

2250

2200

2150

2100

...

...

...

2000

1950

1900

1850

1750

1700

1650

1600

1550

...

...

...

1450

1725

1700

1675

1650

1625

1600

1575

1550

...

...

...

1450

1400

1350

1300

1250

1225

1200

1150

1125

...

...

...

1950

1925

1900

1850

1825

1800

1750

1700

1650

...

...

...

1550

1500

1450

1400

1350

1300

1250

2275

2250

...

...

...

2200

2150

2125

2100

2050

2000

1950

1900

1850

...

...

...

1750

1700

1650

1550

1500

Bảng 2 (tiếp theo và kết thúc)

Đường kính danh nghĩa

mm

...

...

...

Cấp I

Điều kiện C

Cấp II

Điều kiện C

min

Cấp III

Điều kiện C

min

Điều kiện T

...

...

...

Độ bền thông thường min

Độ bền cao min

> 7,00 ≤ 8,50

> 8,50 ≤ 10,00

1300

1250

1400

1350

1075

...

...

...

1200

1150

1450

1400

Chú thích

1. Độ bền kéo được đo tại đường kính thực tế.

2. Sau khi nắn thẳng, độ bền kéo giảm xuống xấp xỉ 7%. Bằng nhiệt luyện, có thể bù lại hoàn toàn độ giảm sức bền trên.

3. Đối với dây có ứng suất biến dạng cao, giá trị độ bền kéo bị hạ thấp sẽ được thoả thuận giữa hai bên.

4. Sai lệch độ bền kéo xem điều 3.4.2.

...

...

...

6. Đơn vị độ bền kéo: 1 N/mm^2 = 1 MPa.

3.3 Thành phần hóa học

3.3.1 Thành phần hóa học của thép khi phân tích mẫu đúc được qui định trong bảng 1.

3.3.2 Sai lệch cho phép giữa các giá trị cho trong bảng 1 và giá trị khi phân tích sản phẩm được qui định trong bảng 3.

Bảng 3 - Sai lệch cho phép

Nguyên tố

Hàm lượng lớn nhất cho phép trong mẫu đúc % (m/m)

Sai lệch cho phép % (m/m)

...

...

...

≤ 0,12

+ 0,01

Si

≤1,0

> 1,0 ≤ 1,5

+ 0,05

+ 0,10

Mn

≤ 1,0

...

...

...

+ 0,03

+ 0,04

P

≤ 0,045

+ 0,005

S

0,030

+ 0,005

Al

...

...

...

± 0,10

Cr

16,0 ≤ 19,0

± 0,20

Mo

2,0 ≤ 2,5

± 0,10

Ni

6,0

...

...

...

± 0,10

± 0,15

3.4 Cơ tính

3.4.1 Cơ tính của lò xo khi kéo nguội (C) và khi nhiệt luyện (T) cấp 3 được qui định trong bảng 2.

Nhiệt luyện cấp 1 và 2 cũng làm tăng cơ tính, nhưng vẫn thấp hơn cấp 3 theo A.2 và hình A.1 (phụ lục A)

3.4.2 Sai lệch độ bền kéo lớn nhất giữa hai đầu của cuộn dây hoặc lõi dây được qui định trong bảng 4

Sai lệch độ bền kéo trong một lô, đúc từ cùng một mẻ không được vượt quá 9% độ bền kéo nhỏ nhất .

Bảng 4 - Sai lệch độ bền kéo trong cùng một lõi dây hoặc cuộn dây

Đường kính dây, d mm

...

...

...

≤ 1,5

> 1,5 ≤ 10,0

100

70

3.5 Đặc tính công nghệ, chất lượng bề mặt và điều kiện làm việc tốt bên trong dây

3.5.1 Đặc tính công nghệ và điều kiện bề mặt

3.5.1.1 Để đánh giá độ đồng nhất của cuộn quấn và chất lượng bề mặt, khi đường kính dây từ 0,5 đến 1,5 mm phải áp dụng thử quấn.

Lò xo được quấn theo 4.3.2.2 phải có bề mặt và bước quấn đều.

3.5.1.2 Để đánh giá độ dẻo và chất lượng bề mặt, phải áp dụng việc thử sau đây:

...

...

...

- thử uốn cho đường kính dây lớn hơn 4 mm đến 10,0 mm.

Các yêu cầu cho việc thử uốn và cuốn được qui định trong mục 4.3.2.3.

3.5.1.3 Bề mặt của dây không được có khe rãnh, chỗ lõm và các khuyết tật bề mặt ảnh hưởng đến cơ tính của dây.

3.5.1.4 Đối với dây chế tạo lò xo công suất lớn, các yêu cầu từ 3.5.1.1 đến 3.5.1.3 là không đủ, phải có thêm những thỏa thuận riêng với khách hàng.

3.5.2 Chất lượng dây

Dây không được có những khuyết tật bên trong, ảnh hưởng đến tính chất làm việc của dây. Những phép thử dùng để đánh giá điều kiện bên trong, ví dụ thử cuốn được thỏa thuận giữa hai bên.

3.6 Kích thước và dung sai kích thước

3.6.1 Dung sai kích thước được qui dịnh trong bảng 5

Bảng 5 - Dung sai đường kính

...

...

...

Đường kính danh nghĩa

Dung sai đường kính

Lõi dây hoặc cuộn dây

Chiều dài

≤ 0,20

> 0,20 ≤ 0,40

> 0,40 ≤ 0,80

> 0,80 ≤ 1,60

> 1,60 ≤ 3,20

...

...

...

> 6,00 ≤ 10,00

± 0,005

± 0,008

± 0,010

± 0,015

± 0,020

± 0,025

± 0,035

± 0,009

...

...

...

± 0,016

± 0,025

± 0,035

± 0,045

± 0,060

3.6.2 Dung sai độ tròn, tức là sai lệch giữa đường kính lớn nhất và nhỏ nhất trong cùng một mặt cắt ngang của dây không được lớn hơn một nửa dung sai đường kính .

3.6.3 Dung sai chiều dài

- cho đường kính đến 0,60 mm: ± 20 mm;

- cho đường kính lớn hơn 0,60 mm: ± 10 mm.

...

...

...

4 Tiến hành thử

4.1 Số lượng thử

Bảng 6 áp dụng cho thành phần của các đơn vị thử và số lượng thử cho mỗi đơn vị thử

Nếu việc thử độ đồng đều của độ bền kéo (phù hợp với 3.4.2) được thỏa thuận giữa hai bên, thì đoạn thử sẽ được lấy ra ở hai đầu của mỗi cuộn dây hoặc lõi dây. Nếu từ một cuộn dây chính , có thể lấy ra được vài cuộn dây hoặc lõi dây và chúng được đánh số thứ tự, chỉ cần lấy ra đoạn thử từ phần đầu của mỗi cuộn dây hoặc lõi dây chế tạo tiếp liền nhau.

Bảng 6 - Đơn vị thử và số lần thử nghiệm thu

Yêu cầu chất lượng ^1)

^2)

Đơn vị thử

Số lượng

...

...

...

Mẫu mỗi sản phẩm

đoạn thử mỗi mẫu

Phân tích sản phẩm

0

Mẫu đúc ^3)

^4)

1

1

Thử kéo không cần kiểm tra độ đồng đều của độ bền kéo

...

...

...

Mẫu đúc và lô sản phẩm ^5)

1/10 số lõi dây hoặc cuộn dây

1

1

Thử kéo có kiểm tra độ đồng đều của độ bền kéo

0

Mẫu đúc và lô sản phẩm ^5)

^6)

^6)

...

...

...

Thử uốn có kiểm tra độ đồng đều và điều kiện bề mặt; d = 0,3 mm đến 1,5 mm

0

Mẫu đúc và lô sản phẩm 5)

Theo thoả thuận

Thử kiểm tra độ dẻo và điều kiện bề mặt:

Thử cuốn,

d = 0,3 mm đến 4,0 mm

Thử uốn - chữ U,

d > 4,0 mm đến 10,0 mm

...

...

...

0

0

Mẫu đúc và lô sản phẩm 5)

Theo thoả thuận

1) Nếu cần thử các dạng khác, ví dụ xác định môđun đàn hồi cho phép tiến hành theo thoả thuận.

2) m - thử được tiến hành cho từng trường hợp;

0 - thử được tiến hành chỉ theo thoả thuận.

3) Nếu không dùng mẫu phân tích sản phẩm, thành phần hoá học được lấy theo mẫu phân tích đúc và do nhà chế tạo qui định cho từng nguyên tố ở bảng 1.

...

...

...

5) Lô sản phẩm là các sản phẩm cùng một điều kiện nhiệt luyện - gia công và có cùng một độ giảm mặt cắt ngang.

6) Xem 4.2.

4.2 Chọn và chuẩn bị mẫu thử

4.2.1 Việc chọn và chuẩn bị mẫu thử và đoạn thử được qui định theo TCVN 1811 : 76 và TCVN 4398 : 87.

4.2.2 Thử kéo và thử công nghệ

4.2.2.1 Đoạn thử dùng cho thử kéo và thử cuốn được cắt ra đủ chiều dài từ đầu cuối của cuộn dây hoặc lõi dây.

Trong trường hợp còn bàn cãi, khoảng cách nhỏ nhất từ đầu cuối của cuộn dây hoặc lõi dây sẽ là 5 mm cho dây có đường kính đến 6,00 mm.

4.2.2.2 Đoạn thử dùng cho thử kéo phải được vuốt thẳng tới mức có thể và không được có bất cứ khuyết tật bề mặt nào và không có chỗ xoắn vẹo. Nếu cần, đoạn thử này được vuốt thẳng :

...

...

...

b) dùng máy búa và mặt phẳng chế tạo từ gỗ, chất dẻo hoặc bằng đồng .

Trong khi vuốt thẳng. cần cẩn thận dể đảm bảo bề mặt của đoạn thử không bị hỏng, mặt cắt ngang của đoạn thử không bị thay đổi đến mức có thể. Đặc biệt, phải tránh bị bất cứ chỗ uốn nào của đoạn thử.

4.3 Phương pháp thử

4.3.1 Phân tích hóa học

Thành phần hóa học của vật liệu dây lò xo dược xác định theo :

- TCVN 298-85 cho Các bon ;

- TCVN 1814-76 cho Silíc ;

- TCVN 1819-76 cho Mangan ;

- TCVN 1815-76 cho Phốt pho ;

...

...

...

- TCVN 1812-76 cho Crôm

- TCVN 308-89 cho Vanadi;

- TCVN 1817-76 cho Môlipden .

4.3.2 Thử kéo và thử công nghệ

4.3.2.1 Thử kéo được tiến hành theo TCVN 197 : 85.

Độ bền kéo được tính khi dùng đường kính dây thực tế

4.3.2.2 Thử cuốn đều

Lấy một đoạn thử chiều dài xấp xỉ 500 mm, quấn chặt quanh trục gá có đường kính bằng ba lần đường kính danh nghĩa của dây và bé nhất là 1 mm. Sau đó đoạn thử lại được kéo dài ra và không chịu tải trọng để chiều dài của lò xo bé nhất bằng hai lần và lớn nhất bằng bốn lần chiều dài quấn. Sau nguyên công này, đoạn thử được quấn đều lại mà không được có vết gãy nứt và không bị phá hỏng

Việc thử cuốn này nhìn chung ít được áp dụng vì nó chỉ cho phép phát hiện được nội ứng suất.

...

...

...

a) Thử cuốn cho đường kính 0,3 đến 4,0 mm.

Dây không được có các dấu hiệu của gãy hỏng khi được cuốn tám vòng xung quanh trục gá có đường kính bằng đường kính dây .

b) Thử uốn cho dường kính lớn hơn 4,00 đến 10,00 mm.

Dây không được có các dấu hiệu của gãy nứt bề mặt khi được uốn 180o xung quanh một trục gá. Đối với đường kính lớn hơn 4,0 mm đến 6,0 mm, đường kính trục gá bằng hai lần đường kính dây hoặc nhỏ hơn.

Đối với đường kính dây lớn hơn, đường kính trục gá bằng ba lần đường kính dây hoặc nhỏ hơn.

4.3.2.4 Để thử khuôn đúc tròn và khuôn đúc xoắn ốc , phải cắt một đoạn dây đủ dài từ cuộn dây hoặc lõi dây để tạo thành đủ một vòng . Cần đảm bảo dây không bị uốn và bị hỏng (xem hình 1).

Để đo khuôn đúc tròn, tức là đo đường kính trong của vòng, vòng được đặt trên mặt nằm ngang phẳng và sau đó đo đường kính trung bình. Hình 2 và 3 chỉ rõ cách xác định khuôn đúc tròn hở và kín.

Để đo khuôn đúc xoắn ốc (khoảng dịch chuyển các đầu cắt tại các góc bên phải với vòng), hoặc

a) Treo vòng kiểm lên một thanh đỡ hoặc lên một bút chì v.v... sao cho các đầu cắt ở tại điểm thấp nhất (xem hình 4a) và đo khoảng hở của các đầu tại góc bên phải với mặt phẳng của vòng, hoặc

...

...

...

Hình 1 - Mẫu dây

Hình 4 - Khuôn đúc xoắn ốc

Phụ lục A

(tham khảo)

A.1 Chỉ dẫn phân loại các cấp thép

Phụ thuộc vào ứng suất, nhiệt độ làm việc lớn nhất của thép cấp 1 (xem bảng A.1) có thể từ 120^0 C đến 250^0 C. Nếu độ chống mài mòn lớn nhất được qui định cho thép trong tiêu chuẩn này,thép ôstenit cấp hai cũng được dùng và phụ thuộc vào ứng suất trong khoảng nhiệt độ làm việc lớn nhất từ 120^o C đến 250^o C. Khoảng nhiệt độ làm việc lớn nhất của thép ôstenit - máctenxit kết tủa cứng cấp 3 trong khoảng 250^o C đến 300^o C phụ thuộc vào ứng suất. Thép này có độ bền mỏi cao và độ bền tăng ở nhiệt độ nâng cao, nhưng độ chống mài mòn giảm .

Ba cấp thép trên có môđun đàn hồi khác nhau chút ít, được xác định trên các phần thử dọc trục cho môđun trượt (xem bảng A.1). Theo tính toán thấy rằng môđun đàn hồi và mô đun trượt tăng khi tăng nhiệt độ.

...

...

...

Nhiệt luyện sê làm tăng độ bền kéo so với điều kiện kéo nguội lò xo. Việc xử lý dạng này sẽ giảm được ứng suất gia công sinh ra do tạo hình lò xo .

Thép kết tủa cứng cấp 3 có độ tăng độ bền kéo lớn hơn nhờ nhiệt luyện so với các cấp khác của tiêu chuẩn này.

Số liệu tham khảo về sự tăng độ bền kéo có thể đạt dược sau khi nhiệt luyện được qui định trong bảng A.1.

A.3 Cơ tính

Số liệu tham khảo về môđun đàn hồi và môđun trượt được qui định trong bảng A.1 .

A.4 Hướng dẫn phương pháp gia công và xử lí nhiệt . A.4.1 Phương pháp gia công

Tạo hình được tiến hành bằng phương pháp biến dạng nguội. Do đó, việc tính toán dựa trên thực tế là khả năng biến dạng của dây lò xo làm việc chịu cứng nguội bị hạn chế. Phụ thuộc vào các yêu cầu gia công định hình, có thể dùng độ bền kéo thấp hơn theo thỏa thuận khi đặt hàng(xem chú thích 3 ở bảng A.2).

A.4.2 Cách xử lí nhiệt

A.4.2.1 Bảng A.2 qui định các số liệu tham khảo vế xử lí nhiệt được tiến hành đối với lò xo hoàn chỉnh để đạt được độ bền và độ dẻo thích hợp.

...

...

...

A.4.2.2 Lò xo cần được làm sạch trước khi qua xử lý nhiệt. Nếu màu sắc lò xo sinh ra khi xử lý nhiệt không đạt yêu cầu, thì việc xử lý nhiệt được tiến hành trong môi trường có bảo vệ hoặc cần áp dụng phương pháp làm sạch thích hợp để không làm giảm cơ tính của lò xo.

Bảng A.1 - Các số liệu tham khảo của môđun đàn hồi và hệ số cứng (giá trị trung bình)

Cấp thép

Mô đun đàn hồi ^1) kN/mm^2

Hệ số cứng ^2) kN/mm

Số

Ký hiệu

Điều kiện giao nhận C

Điều kiện C + T^3)

...

...

...

Điều kiện C + T^3)

1

2

3

X9CrNi 18-8

X5CrNiMo 17-12-2

X7CrNiAl 17-7

180

175

...

...

...

185

180

200

70

68

73

73

71

78

...

...

...

2) Các giá trị hệ số cứng được áp dụng cho dây có đường kính đến 2,8 mm và với độ bền kéo trung bình 1800 N/ mm^2. Đối với độ bền kéo trung bình 1300 N/ mm^2, các giá trị giảm bớt 2 kN/ mm^2.

Các giá trị trung gian được xác định bằng nội suy.

3) Xem bảng A.2 hình A.1.

Bảng A.2 - Các số liệu tham khảo để xử lý nhiệt dây lò xo

Cấp thép

Nhiệt độ, ^0C

Thời gian

Cách làm mát

...

...

...

Ký hiệu

1

X9CrNi 18-8

250 đến 425

30 phút đến 4 giờ

không khí

2

X5CrNiMo 17-12-2

3

...

...

...

450 đến 480

30 phút đến 1 giờ

không khí

Chú thích

1) Phân loại về số liệu độ bền kéo được cho trong bảng 2 và hình A.1.

2) Các điều kiện nhiệt luyện tối ưu có thể rất khác nhau. Cơ sở chế tạo lò xo có thể chọn các điều kiện phù hợp với mục đích, cũng xem A.4.2.1.

3) Các số liệu nhiệt luyện áp dụng cho lò xo chịu nén và kéo không có lực kéo ban đầu. Nhìn chung, lò xo kéo có lực kéo ban đầu không được xử lý nhiệt luyện ở cùng nhiệt độ cao như các lò xo trong bảng này. Nếu chấp nhận giảm vừa phải của lực kéo ban đầu, nhiệt độ nhiệt luyện lớn nhất là 200oC cho cấp thép 1 và 2, 300oC cho cấp thép 3.

...

...

...

Hình A.1 - Các số liệu thao khảo về độ tăng độ bền kéo của dây thép kéo nguội nhờ nhiệt luyện (xem bảng A.2)