一、怎么選擇自己的彈簧材料
(1)彈簧材料的選擇并不是選擇彈簧材料的唯一標準。在許多情況下,應(yīng)根據(jù)彈簧所承受載荷的性質(zhì)、應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)力大小、工作溫度、環(huán)境介質(zhì)、使用壽命、導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性要求、工藝性能,材料的來源和價格等因素。在確定材料截面形狀和尺寸時,應(yīng)優(yōu)先選用國家標準和部頒標準規(guī)定的系列尺寸,盡量避免采用非標準系列規(guī)格的材料。
(2)中小彈簧,特別是螺旋拉伸彈簧,應(yīng)優(yōu)先選用已強化的鋼絲、鉛浴等溫冷拔鋼絲和強度較高、表面質(zhì)量較好的油淬火回火鋼絲,比普通調(diào)質(zhì)鋼絲疲勞性能高,加工簡單,工藝好,質(zhì)量穩(wěn)定。
(3)冷拔后,碳彈簧鋼絲和鋼琴鋼絲產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。彈簧加工后,存在較大的殘余應(yīng)力?;鼗鸷蟪叽缱兓螅叽缇入y以控制。油淬回火鋼絲在拉拔到規(guī)定尺寸后進行調(diào)強?;旧蠜]有殘余應(yīng)力。成形彈簧經(jīng)低溫回火后,尺寸變化不大,耐熱穩(wěn)定性優(yōu)于冷拔鋼絲。
(4)對于大中型彈簧,應(yīng)選用冷拔材料或冷拔后的拋光鋼,以獲得較高的載荷精度和應(yīng)力。對于負荷精度和應(yīng)力較低的彈簧,可選用熱軋鋼。
(5)鋼板彈簧一般由55si2mn、60Si2MnA、55SiMnV、55simnmov、60crmn、60crmnb等扁鋼制成。
(6)螺旋彈簧的材料截面應(yīng)為圓形。方形和矩形截面材料承載力強,抗沖擊性能好,能使彈簧變小,但材料來源較少。而且價格高,除了特殊需要外,一般盡量不要選擇這種材料。近年來,用扁軋圓鋼絲代替梯形鋼絲得到了發(fā)展,并取得了良好的效果。
(7)在高溫下工作的彈簧材料要求具有良好的熱穩(wěn)定性、松弛或蠕變性能、抗氧化性和介質(zhì)耐腐蝕性
(8)隨著彈簧工作溫度的升高,彈簧材料的彈性模量降低,導(dǎo)致剛度降低,承載力降低。因此,在高溫下工作的彈簧必須知道彈性模量的變化率(值),并計算彈簧承載力下降對使用性能的影響。根據(jù)gb1239,當普通螺旋彈簧工作溫度超過60℃時,應(yīng)修改剪切模量。公式為:G T=KTG,其中G為室溫下的彈性模量;GT為工作溫度下的剪切模量T;
低溫使用的彈簧材料應(yīng)具有良好的低溫韌性。碳彈簧鋼絲、鋼琴鋼絲和1Cr18Ni9奧氏體不銹鋼彈簧鋼絲、銅合金和鎳合金具有良好的低溫韌性和強度
(9)在低溫下,材料的脆性對表面缺陷非常敏感,因此對材料的表面質(zhì)量有嚴格的要求。在低溫下,環(huán)境介質(zhì)對材料的腐蝕程度遠小于溫室,而鍍鎘和鍍鋅容易引起冷脆化。在低溫下,材料的彈性模量和膨脹系數(shù)變化不大,這是設(shè)計中不能考慮的。
(10)對于彈簧鋼制成的彈簧,硬度(即強度)的選擇應(yīng)基于彈簧的承載性能和應(yīng)力。而硬度與平面應(yīng)變斷裂韌性密切相關(guān)。從曲線關(guān)系可以看出,隨著硬度的增加,平面應(yīng)變斷裂韌度(KIC)顯著降低。也就是說,在確定彈簧的硬度值時,應(yīng)以滿足彈簧特性要求為前提,彈簧的硬度值應(yīng)較低。
(11)在選擇彈簧材料時,應(yīng)注意鋼的淬透性。彈簧材料的截面是否淬透,淬透程度對彈簧的質(zhì)量有很大的影響。銅和金材料一般用于以彈簧為導(dǎo)體的電彈簧或在水(包括海水)和蒸汽環(huán)境中變濕度條件下工作的彈簧。一般情況下,不銹鋼和耐酸鋼或鎳合金用于與其他腐蝕性介質(zhì)酸性接觸的彈簧。一般環(huán)境介質(zhì)條件下使用的彈簧,選用普通彈簧鋼,彈簧表面采用防銹涂層或電鍍(鍍鋅、鍍鎘、鍍銅)防腐。為了保證稱重儀用彈簧的精度不受溫度變化的影響,一般選用彈性模量和膨脹系數(shù)變化不大的恒彈性合金。