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                技術資訊

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                彈簧材料的選擇

                發布時間:2015-03-26 09:53:20來源:彈簧機瀏覽次數:1355

                彈簧材料的選擇

                彈簧材料的選擇,應根據彈簧承受載荷的性質、應力狀態、應力大小、工作溫度、環境介質、使用壽命、對導電導磁的要求、工藝性能、材料來源和價格等因素確定。

                在確定材料截面形狀和尺寸時,應當優先選用國家標準和部頒標準所規定的系列尺寸,盡量避免選用非標準系列規格的材料。

                 

                中、小型彈簧,特別是螺旋拉伸彈簧,應當優先用經過強化處理的鋼絲,鉛浴等溫冷拔鋼絲和油淬火回火鋼絲,具有較高的強度和良好表面質量,疲勞性能高于普通淬火回火鋼絲,加工簡單,工藝性好,質量穩定。

                 

                碳素彈簧鋼絲和琴鋼絲冷拔后產生較大的剩余應力,加工彈簧后,存在較大的剩余應力,回火后尺寸變化較大,難以控制尺寸精度。油淬火回火鋼絲是在鋼絲是在鋼絲拉拔到規定尺寸后進行調制強化處理,基本上沒有剩余應力存在,成型彈簧后經低溫回火,尺寸變化很小,耐熱穩定性好于冷拔強化鋼絲。

                 

                大中型彈簧,對于載荷精度和應力較高的應選用冷拔材或冷拔后磨光鋼材。對于載荷精度和應力較低的彈簧,可選用熱軋鋼材。

                 

                鋼板彈簧一般選用55Si2Mn、60Si2MnA、55SiMnVB、55SiMnMoV、60CrMn、60CrMnB等牌號的扁鋼。

                 

                螺旋彈簧的材料截面,應優先選用圓形截面。正方形和矩形截面材料,承受能力較強,抗沖擊性能好,又可使彈簧小型化,但材料來源少。且價格較高,除特殊需要外,一般盡量不選用這種材料。近年來,研制用圓鋼絲軋扁代替梯形鋼絲,取得了很好的效果。

                 

                高溫下工作的彈簧材料,要求強度有較好的熱穩定性、抗松弛或蠕變能力、抗氧化能力、耐一定介質腐蝕能力。

                 

                彈簧的工作溫度升高,彈簧材料的彈性模量下降,導致剛度下降,承載能力變小。因此,在高溫下工作的彈簧必須了解彈性模量的變化率(值),計算彈簧承載能力下降對使用性能的影響。按照GB1239規定,普通螺旋彈簧工作溫度超過60℃時,應對切變模量進行修正,其公式為:Gt=KtG  式中G——常溫下的彈性模量;Gt——工作溫度t下的切變模量;Kt——溫度修正系數按表2—98選取。

                 

                低溫下使用的彈簧材料,應具有良好的低溫韌性。碳素彈簧鋼絲、琴鋼絲和1Cr18Ni9等奧氏體不銹鋼彈簧鋼絲、銅合金、鎳合金有較好的低溫韌性和強度。

                 

                表2—98  溫度修正系數Kt

                 

                        

                牌號

                 

                工作溫度/℃

                 

                ≤60

                 

                150

                 

                200

                 

                250

                 

                Kt

                 

                50CrVA

                 

                60Si2Mn

                 

                1Cr18Ni9Ti

                 

                0Cr17Ni7A1

                 

                QBe2

                 

                1

                 

                1

                 

                1

                 

                1

                 

                1

                 

                0. 96

                 

                0. 99

                 

                0. 98

                 

                0. 95

                 

                0. 95

                 

                0. 95

                 

                0. 98

                 

                0. 94

                 

                0.94

                 

                0. 94

                 

                0.   94

                 

                0.   98

                 

                0.   90

                 

                0.   92

                 

                0.   92

                 

                在低溫下,材料的脆性對表面缺陷十分敏感,因此,對材料表面質量應嚴格要求。

                 

                在低溫下,環境介質對材料腐蝕程度比在溫室下小得多,而鍍鎘和鍍鋅易引起冷脆。

                 

                在低溫下,材料的彈性模量和膨脹系數變化不大,在設計中可以不考慮。

                 

                彈簧鋼制作的彈簧,硬度(即強度)的選用應依據彈簧承載性質和應力大小而定。但是,硬度高低與平面應變斷裂韌性關系極大。

                 

                從曲線關系可以看出,隨著硬度增加,平面應變斷裂韌性(KIC)值顯著下降。這就是說在確定彈簧的硬度硬度值時,應本著在滿足彈簧特性要求的前提下,彈簧的硬度值偏低一些好。

                 

                彈簧選材時,要注意鋼材的淬透性。彈簧材料截面是否淬透以及淬透的程度,對彈簧質量關系極大。

                 

                以彈簧本身作導體的電器彈簧或在濕度變化不定的條件下,如水(包括海水)、水蒸氣環境中工作的彈簧,一般選用銅和金材料。

                 

                在酸類接觸極其他腐蝕介質下工作的彈簧,一般選用不銹耐酸鋼或鎳合金等耐蝕材料。在一般環境介質條件下使用的彈簧,選用普通彈簧鋼,制成彈簧后在其表面進行防銹涂覆或電鍍(鍍鋅、鍍鎘、鍍銅)的方法防蝕。

                 

                在衡器和儀表中使用的彈簧,為了滿足其精度不受溫度變化的影響,一般選用彈性模量和膨脹系數變化極小的恒彈性合金。

                 

                在要求質輕、絕緣、防碰、防銹蝕等特殊用途的彈簧,可選用增強塑料。目前,較為適用的塑料彈簧,是用環氧樹脂、酚醛樹脂為基體,用玻璃纖維增強的熱固增強塑料GFRP。也可選用防振橡膠制造各種類型的橡膠彈簧。

                 

                彈簧鋼牌號及用途舉例


                   牌   號

                              用       途       舉        例

                  60、70號

                  火車車廂的螺旋彈簧,一般機器上的圓、方螺旋彈簧,小型機械的彈簧。

                  85

                  鐵路車輛、汽車、拖拉機上承受震動的圓螺旋彈簧,板簧。

                  65Mn

                  用于較大尺寸的各種扁、圓彈簧,如座墊板簧、彈簧發條、彈簧環、氣門彈簧及輕載荷汽車和小汽車的離合器彈簧與制動彈簧等。

                    55Si2M

                  汽車、拖拉機、鐵道車輛的板簧、螺旋彈簧、車輛止回閥簧及其它高應力下工作的重要彈簧。

                    55Si2MnB

                  汽車前后簧、副簧。

                    60Si2Mn和
                    60Si2MnA

                  汽車、拖拉機、鐵道車汽上的板簧、螺旋彈簧,安全閥止回閥簧,制造承受交變負荷及在高應力下工作的大型重要卷制彈簧和受據烈磨損的零件。

                10. 50 鋼,用于制造耐磨性要求高、動載荷及沖擊作用不大的零件,如鑄造齒輪、拉桿、   軋輥等;制造比較次要的彈簧、農機上的掘土犁鏵、重負荷的心軸與軸等,并可制造鑄件。  
                11. 55 鋼,用于制造連桿、軋輥、齒輪、扁彈簧、輪圈、輪緣等,也可作鑄件。
                12. 60-65 鋼,用于制造彈簧、彈簧圈、各種墊圈、離合器以及制造一般機械中的軸、軋   輥、偏心軸等。
                13. 70-85 鋼,用來制造彈簧和發條、制造鋼絲繩用的鋼絲及高硬度的機件、如犁、鏵、   電車車輪等。
                14. 15Mn-25Mn 鋼,用于制造中心部分的機械性能要求較高且需滲碳的零件。
                15. 30Mn-35Mn 鋼,主要用來制造螺拴、螺帽、螺釘杠桿、掣動踏板等。并可用冷拉制造在   高應力下工作的細小零件,如農機上的鉤、環、鏈等。
                16. 40Mn-45Mn 鋼,用于制造承受疲勞負荷下的零件,如曲軸、連桿等;也可用作高應力下   工作的螺釘、螺帽等。
                17. 50Mn-55Mn 鋼,用于制造耐磨性要求高、在高負荷下熱處理的零件,如齒輪、齒輪軸   、摩擦盤、滾子及彈簧。
                18. 60Mn-70Mn 鋼,用于制造彈簧及犁鏵等。

                 

                 

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