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弹簧的制造与材料
 
更新时间:2011.04.18 浏览次数:
 

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,Ⅲ
0.3σb
0.4σb
0.5σb
0.5σb
0.625σb
81.5~78.5
204~202
-
-40~120
强度高,性能好,适于做小弹簧
60Si2Mn
60Si2MnA
471
627
785
785
981
78.5
197
45~50
-40~200
弹性好,回火稳定,易脱碳,适于做受大载荷的弹簧
65Si2MnWA
60Si2CrVA
560
745
931
931
1167
47~52
-40~250
强度好,耐高温,弹性好
30W4Cr2VA
442
588
735
735
920
43~47
-40~350
高温强度好,淬透性好。
50CrVA
45~50
-40~210
高疲劳强度,淬透性和回火稳定性好
不锈钢
1Cr18Ni9Ti
324
432
540
540
677
71.5
193
-
-250~300
耐腐蚀,耐高温,适于做小弹簧
4Cr13
442
588
735
735
920
75.5
215
48~53
-40~300
耐腐蚀,耐高温,适于做大弹簧
Co40CrNiTiMo
500
666
834
834
1000
76.5
197
=
-40~500
耐腐蚀,高强度,无磁,高弹性
青铜丝
Qsi-3
265
353
442
442
550
40.2
93
HB90~120
-40~120
耐腐蚀,防磁好
QSn4-3
39.2
Qbe2
353
442
550
550
735
42.2
129.5
37~40
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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