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怎么选择自己的弹簧材料


一、怎么选择自己的弹簧材料

(1)弹簧材料的选择并不是选择弹簧材料的唯一标准。在许多情况下,应根据弹簧所承受载荷的性质、应力状态、应力大小、工作温度、环境介质、使用寿命、导电性和导磁性要求、工艺性能,材料的来源和价格等因素。在确定材料截面形状和尺寸时,应优先选用国家标准和部颁标准规定的系列尺寸,尽量避免采用非标准系列规格的材料。
(2)中小弹簧,特别是螺旋拉伸弹簧,应优先选用已强化的钢丝、铅浴等温冷拔钢丝和强度较高、表面质量较好的油淬火回火钢丝,比普通调质钢丝疲劳性能高,加工简单,工艺好,质量稳定。
(3)冷拔后,碳弹簧钢丝和钢琴钢丝产生较大的残余应力。弹簧加工后,存在较大的残余应力。回火后尺寸变化大,尺寸精度难以控制。油淬回火钢丝在拉拔到规定尺寸后进行调强。基本上没有残余应力。成形弹簧经低温回火后,尺寸变化不大,耐热稳定性优于冷拔钢丝。
(4)对于大中型弹簧,应选用冷拔材料或冷拔后的抛光钢,以获得较高的载荷精度和应力。对于负荷精度和应力较低的弹簧,可选用热轧钢。
(5)钢板弹簧一般由55si2mn、60Si2MnA、55SiMnV、55simnmov、60crmn、60crmnb等扁钢制成。
(6)螺旋弹簧的材料截面应为圆形。方形和矩形截面材料承载力强,抗冲击性能好,能使弹簧变小,但材料来源较少。而且价格高,除了特殊需要外,一般尽量不要选择这种材料。近年来,用扁轧圆钢丝代替梯形钢丝得到了发展,并取得了良好的效果。
(7)在高温下工作的弹簧材料要求具有良好的热稳定性、松弛或蠕变性能、抗氧化性和介质耐腐蚀性
(8)随着弹簧工作温度的升高,弹簧材料的弹性模量降低,导致刚度降低,承载力降低。因此,在高温下工作的弹簧必须知道弹性模量的变化率(值),并计算弹簧承载力下降对使用性能的影响。根据gb1239,当普通螺旋弹簧工作温度超过60℃时,应修改剪切模量。公式为:G T=KTG,其中G为室温下的弹性模量;GT为工作温度下的剪切模量T;
低温使用的弹簧材料应具有良好的低温韧性。碳弹簧钢丝、钢琴钢丝和1Cr18Ni9奥氏体不锈钢弹簧钢丝、铜合金和镍合金具有良好的低温韧性和强度
(9)在低温下,材料的脆性对表面缺陷非常敏感,因此对材料的表面质量有严格的要求。在低温下,环境介质对材料的腐蚀程度远小于温室,而镀镉和镀锌容易引起冷脆化。在低温下,材料的弹性模量和膨胀系数变化不大,这是设计中不能考虑的。
(10)对于弹簧钢制成的弹簧,硬度(即强度)的选择应基于弹簧的承载性能和应力。而硬度与平面应变断裂韧性密切相关。从曲线关系可以看出,随着硬度的增加,平面应变断裂韧度(KIC)显著降低。也就是说,在确定弹簧的硬度值时,应以满足弹簧特性要求为前提,弹簧的硬度值应较低。
(11)在选择弹簧材料时,应注意钢的淬透性。弹簧材料的截面是否淬透,淬透程度对弹簧的质量有很大的影响。铜和金材料一般用于以弹簧为导体的电弹簧或在水(包括海水)和蒸汽环境中变湿度条件下工作的弹簧。一般情况下,不锈钢和耐酸钢或镍合金用于与其他腐蚀性介质酸性接触的弹簧。一般环境介质条件下使用的弹簧,选用普通弹簧钢,弹簧表面采用防锈涂层或电镀(镀锌、镀镉、镀铜)防腐。为了保证称重仪用弹簧的精度不受温度变化的影响,一般选用弹性模量和膨胀系数变化不大的恒弹性合金。