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一種耐高溫彈簧的制作方法

作者: 來源: 發布于:2019-10-11 9:16:54
本發明屬于太陽能光熱利用技術領域,尤其涉及一種耐高溫彈簧。

背景技術:

在化石燃料日趨減少的情況下,太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分,并不斷得到發展。太陽能的利用有光熱轉換和光電轉換兩種方式,太陽能發電是一種新興的可再生能源。太陽能具有資源量大、分布范圍廣、清潔無污染、技術可靠等優點。太陽能發電技術日益成為我國乃至國際可再生能源技術發展的重點。我國太陽能資源豐富,全國總面積2/3以上的地區年日照時長大2000小時以上,我國太陽能資源的年理論儲量可達17000億噸煤。

在太陽光能的采集過程中,太陽能集熱裝置中設置有用于連接管路的旋轉接頭,連接管路、旋轉接頭內部有流通的高溫介質,旋轉接頭的內部設置有彈簧,因此,彈簧的耐高溫性能對接頭的使用壽命有嚴重的影響。目前,彈簧只能耐受300-400℃的高溫,當介質的溫度進一步提高時,現有彈簧已無法滿足使用需求。

技術實現要素:

本發明針對上述技術問題,提供了一種在600℃下長期使用的耐高溫彈簧。

本發明所采用的技術方案為:一種耐高溫彈簧,其特征在于,各組分按照質量份數組成為:鎳50-60份、鉻20-25份、鉬5-10份、鈦1-3份、鋁1-3份、鎢5-10份。

各組分按照較優質量份數組成為:鎳55份、鉻25份、鉬7.5份、鈦2份、鋁1.5份、鎢9份。

本發明的有益效果為:

1、本發明中的彈簧耐高溫性能好,能夠在600℃長期使用,在600℃下有較好的耐松弛性能,彈性優良;

2、組分簡單,易于加工、制造。

附圖說明

圖1-3為本發明應用于旋轉接頭中的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明做進一步描述:

圖中,1-殼體,2-彈簧,3、4、5-密封件,6-連接件。

一、實施例1-5

一種耐高溫彈簧,按照表1中的用量稱量各組分,然后按照如下步驟進行加工:

(1)通過冷成型工藝將其加工成耐熱合金,耐熱合金為直徑在1-10mm之間的圓鋼絲;

(2)將其置于自動卷簧機中,繞制成型;

(3)然后經過去應力退火處理,以消除金屬絲冷拔加工和彈簧冷卷成型的內應力;

(4)端頭磨削,經過專用砂輪機磨削,去除毛刺;

(5)再經過去應力退火,然后進行立定處理和檢驗;

(6)最后進行表面的防腐蝕處理,即得成品。

表1 實施例1-5中各組分用量明細表

圖1-3為本發明中的彈簧應用于3種旋轉接頭中的結構示意圖,其中,旋轉接頭的殼體1選用321(0Cr19Ni10Ti)奧氏體不銹鋼,奧氏體不銹鋼具有耐高溫、耐磨損、耐氧化等優點,加工后,進行固溶處理、高溫鹽浴,增加表面硬度及耐腐蝕性;密封件3、4、5為進口的石墨根材料,可耐1000℃高溫,具有耐磨性高,使用壽命長等優點。

二、本發明的具體原理為:

耐高溫彈簧為鎳基超耐熱合金,含鎳不銹鋼為基材,以A3B型金屬間化合物γ'-[Ni(AlTi)]相為強化相。

沉淀強化:通過時效處理,從過飽和固溶體中析出第二相(γ'、γ"、碳化物等),以強化合金;γ'相與基體相同,均為面心立方結構,點陣常數與基體相近,并與晶體共格,因此γ相在基體中能呈細小顆粒狀均勻析出,阻礙位錯運動,而產生顯著的強化作用;γ相是A3B型金屬間化合物,A代表鎳、鈷,B代表鋁、鈦、鈮、鉭、釩、鎢,而鉻、鉬、鐵既可為A又可為B;鎳基合金中典型的γ'相為Ni3(Al,Ti);γ相的強化效應可通過以下途徑得到加強:

①增加γ'相的數量;

②使γ相與基體有適宜的錯配度,以獲得共格畸變的強化效應;

③加入鈮、鉭等元素增大γ相的反相疇界能,以提高其抵抗位錯切割的能力;

④加入鈷、鎢、鉬等元素提高γ'相的強度,γ"相為體心四方結構,其組成為Ni3Nb。

因γ"相與基體的錯配度較大,能引起較大程度的共格畸變,使合金獲得很高的屈服強度;但超過700℃,強化效應便明顯降低;鈷基高溫合金一般不含γ相,而用碳化物強化。

三、性能檢測

根據JB/T6655-1993耐高溫彈簧技術標準和GB/T10120-1996金屬應力松弛試驗方法對實施例1-5中的產品進行檢測,具體檢測結果為:

(1)根據耐高溫彈簧技術條件標準(JB/T6655-1993),檢測彈簧特性及極限偏差,指定高度的負荷下,實施例1-5中彈簧長度是52mm變形量為14mm,符合彈簧變形量在試驗負荷下變形量的20%到80%之間的標準;彈簧直徑為85mm,外徑極限偏差1.5mm,剛度極限偏差為10%,極限偏差在符合工作條件的范圍內,其他檢測均符合技術條件所做規定。

(2)應力松弛試驗是在實際應用的溫度(即600℃)下進行的,彈簧所用超耐熱合金,其應力應變曲線符合彈簧使用條件。

以上對本發明的5個實施例進行了詳細說明,但所述內容僅為本發明的較佳實施例,不能被認為用于限定本發明的實施范圍。凡依本發明申請范圍所作的均等變化與改進等,均應仍歸屬于本發明的專利涵蓋范圍之內。


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