Настройка пружин

Рано или поздно мастер-самоделкин стакивается с применением пружин. Самодельные, модернизируемые или восстанавливаемые приборы, аппараты, авто-мото техника, механизированный инструмент и станки - пружины есть везде. Пружины продаются – как для конкретного применения, так и целыми наборами для технического творчества.

При более-менее частой возне с железками и механизмами неизбежно накапливается и такого рода хлам, разборка которого дает порой весьма ценные детали. Методично собирая при этом и пружины, мастеру с хорошей кармой, теория вероятности позволяет через некоторое время подобрать из такой коллекции более-менее похожий экземпляр. Так, например, собирая в детстве случайные ключи и обзаведясь коллекцией в 3-4 кг, ваш покорный слуга, помнится, с удивлением обнаружил, что простым подбором можно открыть 90% встречающихся на пути замков. Это существенно расширило ареал обитания за счет закрытых прежде дворовых подвалов и чердаков и только инстинктивное недоверие ко всякого рода сомнительным авантюрам не дало ступить на скользкий путь.

Итак, собирая пружины - из накопленного часто можно подобрать необходимое или близкое к нему. Это хорошая альтернатива изготовлению пружины из ровной заготовки-проволоки. Нередкий случай – имеющуюся жесткую пружину нужно сделать мягче. Остроумный, хотя и очевидный способ - утончить проволоку из которой она свита – стравить ненужное кислотой. Травление позволяет равномерно, плавно и точно, наконец - регулируемо (концентрацией кислоты) ослабить пружину до нужной степени.

Железо (сталь) вступает в реакцию с сильными кислотами без особенного энтузиазма - на троечку, но таки вступает. Соляная, азотная, серная кислоты железо постепенно растворяют с выделением водорода. В наше время, доступный и недорогой вариант – кислота серная, раствор в дистиллированной воде – электролит для автомобильных свинцовых стартерных аккумуляторов. Водится в автомагазинах, стоит недорого. «Электролит корректирующий» - раствор более концентрированный. К слову, безводная концентрированная Н2SO4 железо пассивирует – образует на его поверхности плотную и прочную пленку сульфата и далее не реагирует. Например, концентрированную серную кислоту преотличным образом перевозят в стальных цистернах. Следует помнить и о вскипании (опасно - разбрызгивание) концентрированной серной кислоты при добавлении в нее воды (реакция экзотермична, идет с нагревом). Разбавлять конц. Н2SO4 следует наоборот - вливая ее тонкой струйкой в воду.

Процесс настройки пружин травлением, однако, не без подвоха – во время реакции в верхних слоях стали растворяется много водорода и приводит к коварному «водородному охрупчиванию», что для пружин недопустимо. Итак, по порядку.


Что понадобилось для работы.

Кроме самого пациента – пружины, пригодились одноразовые емкости, разбавленная в воде серная кислота, машинное масло, электроплитка, термопара.


Как было дело.

Приспособив для конструируемого прибора деталь от автомобильного мотора обнаружил слишком легкий ход штока – штатная пружина оказалась чрезмерно мягкой. Подобрал в своих запасах похожую по размерам но куда как более жесткую. Подгонку сделал стравливая избыточную толщину проволоки водным раствором серной автокислоты (Фото 2).



В небольшую стеклянную баночку положил пружину-заготовку, прилил кислоты, так, чтобы она с небольшим избытком покрывала железку. Более-менее заметная реакция – выделение пузырьков водорода, начинается спустя несколько десятков минут (Фото 3). Горловину баночки неплотно обвязал полиэтиленом, чтобы не вылетали мелкие брызги от лопающихся на поверхности пузырьков газа.



Скорость растворения металла зависит от температуры, концентрации кислоты в растворе, количества раствора. При слегка разбавленном водой электролите (Фото 2) и +20 град. Цельсия едва ощутимые результаты обнаружились часов через десять. В день первый, пружину несколько раз доставал пинцетом и сполоснув в воде пробовал на сжатие и в своем приборе. Приемлемого результата – уменьшение толщины пружины примерно на четверть достиг через три дня. На ночь без присмотра не оставлял.

Готовая пружина после травления имеет ровный черный матовый цвет и совершенно освободилась от исходной ржавчины.

К сожалению, травление стали в кислоте насыщает металл водородом ведя к пренеприятному «водородному охрупчиванию» - выраженной склонностью к образованию трещин, склонности непредсказуемой по времени и месту. По свидетельствам очевидцев, будучи предварительно напитанными Н2, спустя месяцы, лопались и весьма массивные железки. Избавиться от большей части водорода удается отжигом металла, вполне удовлетворительный результат получается и при более низких температурах но в машинном масле. Экспериментально выяснено, что достаточно несколько часов подержать нетолстую пружину в масле при ~150 град. Цельсия. Интересно, что явления эти хотя и хорошо известны, изучены мало. Глубокого их понимания пока нет.

Для работы использовал отмытую некрупную консервную баночку с отогнутым плоскогубцами, для более плотного прилегания дна к плоской электроконфорке-блину, бортиком (Фото 4).





Нагрев делал на имеющейся в хозяйстве архиудобной лабораторной электроплитке (Фото 6) отличающейся пониженной, в сравнении с бытовыми, мощностью. Заданной температуры достигал периодически переключая плитку с первой (150 Вт) на вторую (300 Вт) передачу. Попахивает неприятно, даже накрытое кусочком стекла и под работающей вытяжкой. Периодически контролировал температуру.




Для замеров использовал пижонский бесконтактный ИК термометр с соответствующей маслу настройкой – EMS=0,94 (Фото 7). Правильность показаний проверил термопарой в штатном защитном кожухе из нержавейки.




Готовую остывшую пружину насухо вытер ветошью, отмыл в теплой воде с мылом и высушил.





Babay Mazay, март, 2022 г.