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弹簧的材料与制造

文章出处:未知责任编辑:admin人气:68发表时间:2014-11-06 11:15
  弹簧材料:
  为了保障弹簧能够可靠地工作,其材料除应满足具有较高的强度极限和屈服极限外,还必须具有较高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性、塑性和良好的热处理工艺性等。表20-2列出了几种主要弹簧材料及其使用性能。实践中应用最广泛的就是弹簧钢,其品种又有碳素弹簧钢、低锰弹簧钢、硅锰弹簧钢和铬钒钢等。图20-2给出了碳素弹簧钢丝的抗拉强度极限。
  类别代号许用扭应力[τT]许用弯曲应力[σb]/MPa切变模量G/GPa弹性模量E/GPa推荐硬度范围HRC推荐使用温度°C特性及用途
  Ⅰ类弹簧Ⅱ类弹簧Ⅲ类弹簧Ⅰ类弹簧Ⅱ类弹簧
  钢丝碳素弹簧钢丝
  Ⅰ,Ⅱ,Ⅱa,Ⅲ0.3σb0.4σb0.5σb0.5σb0.625σb81.5~78.5204~202--40~120强度高,性能好,适于做小弹簧
  60Si2Mn
  60Si2MnA47162778578598178.519745~50-40~200弹性好,回火稳定,易脱碳,适于做受大载荷的弹簧
  65Si2MnWA
  60Si2CrVA560745931931116747~52-40~250强度好,耐高温,弹性好
  30W4Cr2VA44258873573592043~47-40~350高温强度好,淬透性好。
  50CrVA45~50-40~210高疲劳强度,淬透性和回火稳定性好
  不锈钢1Cr18Ni9Ti32443254054067771.5193--250~300耐腐蚀,耐高温,适于做小弹簧
  4Cr1344258873573592075.521548~53-40~300耐腐蚀,耐高温,适于做大弹簧
  Co40CrNiTiMo500666834834100076.5197=-40~500耐腐蚀,高强度,无磁,高弹性
  青铜丝Qsi-326535344244255040.2 93HB90~120-40~120耐腐蚀,防磁好
  QSn4-339.2
  Qbe235344255055073542.2129.537~40耐腐蚀,防磁,导电性及弹性好
  表20-2 主要弹簧材料及其许用应力
  注:
  1.按受力循环次数N不同,弹簧分为三类:Ⅰ类N>106;Ⅱ类N=103~105以及受冲击载荷的场合;Ⅲ类N<103。
  2.碳素弹簧钢丝按机械性能不同分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ四组,Ⅰ组强度最高,依次为Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ组。
  3.弹簧的工作极限应力τlim:Ⅰ类≤1.67[τ];Ⅱ类≤1.25[τ];Ⅲ类≤1.12[τ]。
  4.轧制钢材的机械性能与钢丝相同。
  5.碳素钢丝的切变模量和弹性模量对0.5~4mm直径有效,>4mm取下限。
  弹簧制造
  螺旋弹簧的制造工艺过程如下:
  ①绕制;
  ②钩环制造;
  ③端部的制作与精加工;
  ④热处理;
  ⑤工艺试验等,对于重要的弹簧还要进行强压处理。
  弹簧的绕制方法分冷卷法与热卷法两种。
  (1)冷卷法:簧丝直径d≤8mm的采用冷卷法绕制。冷态下卷绕的弹簧常用冷拉并经预先热处理的优质碳素弹簧钢丝,卷绕后一般不再进行淬火处理,只须低温回火以消除卷绕时的内应力。
  (2)热卷法:簧丝直径较大(d>8mm)的弹簧则用热卷法绕制。在热态下卷制的弹簧,卷成后必须进行淬火、中温回火等处理。
  对于重要的弹簧,还要进行工艺检验和冲击疲劳等试验。为提高弹簧的承载能力,可将弹簧在超过工作极限载荷下进行强压处理,以便在簧丝内产生塑性变形和有益的残余应力,由于残余应力的符号与工作应力相反,因而弹簧在工作时的最大应力比未经强压处理的弹簧小。


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