一种耐高温弹簧的制作方法

本发明属于太阳能光热利用技术领域，尤其涉及一种耐高温弹簧。

背景技术：

在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。太阳能具有资源量大、分布范围广、清洁无污染、技术可靠等优点。太阳能发电技术日益成为我国乃至国际可再生能源技术发展的重点。我国太阳能资源丰富，全国总面积2/3以上的地区年日照时长大2000小时以上，我国太阳能资源的年理论储量可达17000亿吨煤。

在太阳光能的采集过程中，太阳能集热装置中设置有用于连接管路的旋转接头，连接管路、旋转接头内部有流通的高温介质，旋转接头的内部设置有弹簧，因此，弹簧的耐高温性能对接头的使用寿命有严重的影响。目前，弹簧只能耐受300－400℃的高温，当介质的温度进一步提高时，现有弹簧已无法满足使用需求。

技术实现要素：

本发明针对上述技术问题，提供了一种在600℃下长期使用的耐高温弹簧。

本发明所采用的技术方案为：一种耐高温弹簧，其特征在于，各组分按照质量份数组成为：镍50－60份、铬20－25份、钼5－10份、钛1－3份、铝1－3份、钨5－10份。

各组分按照较优质量份数组成为：镍55份、铬25份、钼7.5份、钛2份、铝1.5份、钨9份。

本发明的有益效果为：

1、本发明中的弹簧耐高温性能好，能够在600℃长期使用，在600℃下有较好的耐松弛性能，弹性优良；

2、组分简单，易于加工、制造。

附图说明

图1－3为本发明应用于旋转接头中的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

图中，1－壳体，2－弹簧，3、4、5－密封件，6－连接件。

一、实施例1－5

一种耐高温弹簧，按照表1中的用量称量各组分，然后按照如下步骤进行加工：

(1)通过冷成型工艺将其加工成耐热合金，耐热合金为直径在1－10mm之间的圆钢丝；

(2)将其置于自动卷簧机中，绕制成型；

(3)然后经过去应力退火处理，以消除金属丝冷拔加工和弹簧冷卷成型的内应力；

(4)端头磨削，经过专用砂轮机磨削，去除毛刺；

(5)再经过去应力退火，然后进行立定处理和检验；

(6)最后进行表面的防腐蚀处理，即得成品。

表1 实施例1－5中各组分用量明细表

图1－3为本发明中的弹簧应用于3种旋转接头中的结构示意图，其中，旋转接头的壳体1选用321(0Cr19Ni10Ti)奥氏体不锈钢，奥氏体不锈钢具有耐高温、耐磨损、耐氧化等优点，加工后，进行固溶处理、高温盐浴，增加表面硬度及耐腐蚀性；密封件3、4、5为进口的石墨根材料，可耐1000℃高温，具有耐磨性高，使用寿命长等优点。

二、本发明的具体原理为：

耐高温弹簧为镍基超耐热合金，含镍不锈钢为基材，以A3B型金属间化合物γ＇－[Ni(AlTi)]相为强化相。

沉淀强化：通过时效处理，从过饱和固溶体中析出第二相(γ＇、γ＂、碳化物等)，以强化合金；γ＇相与基体相同，均为面心立方结构，点阵常数与基体相近，并与晶体共格，因此γ相在基体中能呈细小颗粒状均匀析出，阻碍位错运动，而产生显著的强化作用；γ相是A3B型金属间化合物，A代表镍、钴，B代表铝、钛、铌、钽、钒、钨，而铬、钼、铁既可为A又可为B；镍基合金中典型的γ＇相为Ni3(Al，Ti)；γ相的强化效应可通过以下途径得到加强：

①增加γ＇相的数量；

②使γ相与基体有适宜的错配度，以获得共格畸变的强化效应；

③加入铌、钽等元素增大γ相的反相畴界能，以提高其抵抗位错切割的能力；

④加入钴、钨、钼等元素提高γ＇相的强度，γ＂相为体心四方结构，其组成为Ni3Nb。

因γ＂相与基体的错配度较大，能引起较大程度的共格畸变，使合金获得很高的屈服强度；但超过700℃，强化效应便明显降低；钴基高温合金一般不含γ相，而用碳化物强化。

三、性能检测

根据JB/T6655－1993耐高温弹簧技术标准和GB/T10120－1996金属应力松弛试验方法对实施例1－5中的产品进行检测，具体检测结果为：

(1)根据耐高温弹簧技术条件标准(JB/T6655－1993)，检测弹簧特性及极限偏差，指定高度的负荷下，实施例1－5中弹簧长度是52mm变形量为14mm，符合弹簧变形量在试验负荷下变形量的20％到80％之间的标准；弹簧直径为85mm，外径极限偏差1.5mm，刚度极限偏差为10％，极限偏差在符合工作条件的范围内，其他检测均符合技术条件所做规定。

(2)应力松弛试验是在实际应用的温度(即600℃)下进行的，弹簧所用超耐热合金，其应力应变曲线符合弹簧使用条件。

以上对本发明的5个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。