1.彈簧鋼的定義
用以制造彈簧或類似彈簧性能零件的鋼類。具有高的彈性極限、疲勞極限(尤其是缺口疲勞極限)以及一定的沖擊韌性和塑性,主要在沖擊、震動等動載荷或長期周期性交變應(yīng)力的條件下使用。所以在各種狀態(tài)下工作的彈簧都要有良好的表面質(zhì)量和較高的抗疲勞性能。在工藝性能上,需經(jīng)淬火、回火的彈簧鋼,應(yīng)具有一定的淬透性,不易脫碳,過熱敏感性低和塑性較高,在熱狀態(tài)下易于成形。制造小尺寸彈簧用的鋼絲要有均勻的硬度和一定的塑性。
彈簧在工作時常受到變載荷或沖擊載荷的作用,為了保證彈簧能夠持久可靠地工作,其材料必須具有高的彈性極限和疲勞極限,同時應(yīng)具有足夠的韌性和塑性,以及良好的可熱處理性。
彈簧材料及性能可以查閱相關(guān)手冊,規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)(GB/T129.6-92,GB4357-89)。
2.碟形彈簧常用的彈簧鋼主要有:
1)低錳彈簧鋼
這種彈簧鋼(如65Mn)與碳素彈簧鋼相比,優(yōu)點是淬透性較好和強度較高;缺點是淬火后容易產(chǎn)生裂紋及熱脆性。但由于價格便宜,所以一般機械上常用于制造尺寸不大的彈簧,例如我們的碟形防松墊圈常用此材料制造。
2) 硅錳彈簧鋼
這種鋼(例如60Si2Mn)中因為加入了硅,所以可以顯著提高彈性極限,并提高了回火穩(wěn)定性,因而可以在更高的溫度下回火,從而得到良好的力學(xué)性能。硅錳彈簧鋼在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用,一般用于制造機械,汽車,拖拉機的碟形彈簧、螺旋彈簧等。
3)鉻釩鋼
這種鋼(例如50CrVA)中加入釩的目的是細(xì)化組織,提高鋼的強度和韌性。這種材料的奶疲勞和抗沖擊性能良好,并能再-40度——210度的溫度下可靠的工作,但價格較貴。多用于要求較高的場合,如用于制造航空發(fā)動機調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的碟形彈簧。
此外,某些不銹鋼和青銅等材料,具有耐腐蝕的特點,青銅還具有磁性和導(dǎo)電性,故常用于制造化工設(shè)備中或工作于腐蝕介質(zhì)中的彈簧。其缺點是不容易熱處理,力學(xué)性能較差,所以在一般機械中很少采用。
選擇材料時,應(yīng)考慮到彈簧的用途、重要程度、使用條件(包括載荷性質(zhì)、大小及循環(huán)特性,工作持續(xù)時間,工作溫度和周圍介質(zhì)情況等),加工、熱處理和經(jīng)濟性等因素。同時,也要參照現(xiàn)有設(shè)備中使用的彈簧,選作出較為合用的材料。
3.彈簧鋼在加工過程中的注意事項
彈簧鋼在軋制加工中須特別注意脫碳和表面質(zhì)量。鋼材表面嚴(yán)重脫碳時,會顯著降低鋼的疲勞極限。對于高硅彈簧鋼如70Si3MnA,應(yīng)注意避免石墨化。因此,在熱加工時停軋溫度不應(yīng)過低(≥850),避免在石墨化較易形成的溫度范圍(650~800)內(nèi)停留時間過長。
彈簧制成后經(jīng)噴丸處理能使彈簧表層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力,以抵銷表層上的部分工作應(yīng)力,抑制表層裂縫的形成,這可顯著提高彈簧的疲勞極限。
關(guān)鍵詞:彈簧 碟形彈簧
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