彈簧材質(zhì)應(yīng)該具備哪些性能?
本文關(guān)鍵詞:彈簧材質(zhì)性能來(lái)源:長(zhǎng)虹彈簧廠家時(shí)間:2021-08-19 01:25:15
1、 優(yōu)良的表面狀態(tài)和疲勞性能
(1)彈簧工作時(shí),表面承受的應(yīng)力最大,疲勞損傷往往從鋼絲表面開(kāi)始。對(duì)于在重要場(chǎng)合使用的彈簧,如
氣門(mén)彈簧和懸架彈簧,其使用壽命有數(shù)百萬(wàn)次、千萬(wàn)次甚至更長(zhǎng),這就對(duì)材料的疲勞性能提出了更高的要求。影響材料疲勞性能的因素很多,如化學(xué)成分、硬度、鋼的純度、表面質(zhì)量和金相組織,特別是材料的表面質(zhì)量。在彈簧工作過(guò)程中,材料的表面缺陷,如裂紋、褶皺、鱗片、銹跡、凹坑、劃痕、壓痕等,容易引起應(yīng)力集中。應(yīng)力集中位置往往是疲勞失效的疲勞源。
(2) 表面脫碳易產(chǎn)生疲勞源,嚴(yán)格控制脫碳層深度也是非常重要的質(zhì)量指標(biāo)。為了提高彈簧材料的表面質(zhì)量,可以對(duì)材料表面進(jìn)行拋光或拋光。在拉拔鋼絲之前,可以通過(guò)剝落工藝剝?nèi)ヒ粚硬牧系钠ぃ@樣可以去除大部分表面缺陷。彈簧熱處理時(shí),可采用控制氣氛或真空熱處理,防止表面脫碳和氧化。
2、 高強(qiáng)度
(1)為了提高彈簧的抗疲勞破壞和松弛能力,彈簧材料應(yīng)具有較高的屈服強(qiáng)度和彈性極限,特別是高的屈服強(qiáng)度比。一般來(lái)說(shuō),材料的彈性極限與屈服強(qiáng)度成正比,因此彈簧設(shè)計(jì)者和制造商總是希望材料具有較高的屈服強(qiáng)度。但是,
彈簧材料的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度比較接近,例如冷拔碳鋼絲的屈服強(qiáng)度約為90%左右:由于抗拉強(qiáng)度比屈服強(qiáng)度更容易測(cè)量,所以抗拉強(qiáng)度是在材料交付時(shí)提供的,因此,在設(shè)計(jì)和制造中,通常以抗拉強(qiáng)度作為依據(jù)。
(2) 然而,拉伸強(qiáng)度越高,材料就越好。強(qiáng)度過(guò)高會(huì)降低材料的塑性和韌性,增加脆性傾向。材料的抗拉強(qiáng)度與其化學(xué)成分、金相組織、熱處理、冷加工(拉拔或軋制)程度及其它強(qiáng)化工藝有關(guān)??估瓘?qiáng)度與疲勞強(qiáng)度之間也存在一定的關(guān)系。當(dāng)材料低于1600mpa時(shí),其疲勞強(qiáng)度隨拉伸強(qiáng)度的增加而增加。
3、 良好的塑性和韌性
(1)在
彈簧制作過(guò)程中,材料需要經(jīng)歷不同程度的加工變形,因此要求材料具有一定的塑性。例如,形狀復(fù)雜的拉扭彈簧的卸扣和扭臂曲率半徑很小時(shí),在加工纏繞或沖彎時(shí),彈簧材料應(yīng)無(wú)裂紋、損傷等缺陷。同時(shí),當(dāng)彈簧承受沖擊載荷或可變載荷時(shí),材料應(yīng)具有良好的韌性,這對(duì)提高彈簧的使用壽命有很大的好處。
4、 嚴(yán)格的尺寸精度
(1)許多彈簧對(duì)載荷精度要求較高,如閥門(mén)彈簧的載荷偏差不應(yīng)大于規(guī)定載荷的5%~6%。以圓鋼絲彈簧為例,當(dāng)鋼絲直徑偏差為1%時(shí),載荷將產(chǎn)生約4%的偏差。由此可見(jiàn),嚴(yán)格的尺寸精度對(duì)保證彈簧的質(zhì)量也非常重要。
5、 均勻性好
(1)材料的均勻性要求是指材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能、尺寸偏差等指標(biāo)的均勻性和穩(wěn)定性。如果材料的性能各方面不一致,將給彈簧的生產(chǎn)帶來(lái)很大的困難,導(dǎo)致產(chǎn)品的幾何尺寸、硬度、載荷等參數(shù)離散化,并產(chǎn)生嚴(yán)重的不均勻甚至廢品。
為滿足上述性能要求,
彈簧鋼必須具有優(yōu)良的冶金質(zhì)量,包括嚴(yán)格控制化學(xué)成分、高純度、低雜質(zhì)含量、低非金屬夾雜物含量,并控制其形狀、粒度和硬度。
(2) 此外,還要求鋼的均勻性和穩(wěn)定性。彈簧鋼還應(yīng)具有良好的表面質(zhì)量和高精度的形狀和尺寸。連鑄在彈簧鋼生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。與壓鑄相比,連鑄可以通過(guò)電磁攪拌和低溫鑄造降低鋼的偏析,改善鋼的均勻性;減少二次氧化,改善鋼表面脫碳;使鋼的組織和性能穩(wěn)定均勻;提高產(chǎn)量和生產(chǎn)效率;配合爐外精煉技術(shù),降低低氧含量,有效控制鋼的化學(xué)成分。
(3) 在彈簧鋼的尺寸偏差、斷面形狀、表面質(zhì)量和沿鋼長(zhǎng)的顯微組織均勻性要求不斷提高的情況下,國(guó)外廣泛采用全連軋機(jī),不斷改進(jìn)以實(shí)現(xiàn)高速化,無(wú)扭無(wú)張力軋制。為了保證鋼材的尺寸精度,采用短應(yīng)力線或預(yù)應(yīng)力軋機(jī)。
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