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如何选择弹簧丝材料?

2019-06-20


具体可遵循以下原则:

  

  1)在确定弹簧丝材料的截面形状和尺寸时,应优先选甩国家标准或部颁标准所规定的尺寸规格,尽量避免选用非标准规格的材料。虽然正方形或矩形截面材料的螺旋弹簧,其弹性变形比能较高,可使弹簧的体积小型化,适用于空间位置小或受冲击载荷作用的弹簧,但是,由于正方形或矩形截面材料的来源短缺、价格较高,且弹簧成形比较困难,所以应尽量避免选用。圈截面弹簧材料直径系列见表3-9。

  

  2)冷拔(轧)弹簧材料的冷塑性变形的程度高,大多数成品钢丝在钢厂出厂时已经达到了所要求的机械性能,钢丝的表面质量高,弹簧制造工艺简单。对于中、小型弹簧,或疲劳寿命要求高的弹簧,应尽量选用冷拔(轧)或冷拔(轧)后磨光的弹簧钢丝或钢带。碳素弹簧钢丝(I组、Ⅱ组、Ⅱa组、皿组)和重要用途的65Mn弹簧钢丝由于在冷拔加工的过程中产生了较大的残余应力,经低温回火后尺寸变化较大,因而影响弹簧的尺寸精度。对于弯曲半径较小的拉、扭弹簧以及钢丝直径较小的压缩弹簧,应优先选用这类钢丝。油淬火回火钢丝投有残余应力,冷成形时,弹簧的尺寸精度容易控制,低温回火后尺寸变化很小,特剐是因为没有残余应力,抗松弛性能比铅淬冷拔的碳素弹簧钢丝好。对尺寸精度要求较高的弹簧和钢丝直径较粗并要求抗松弛性能好的弹簧,则应选用油淬火回火钢丝。

  

  3)在选择材料时,应结合材料直径或厚度考虑材料的淬遗性。常用弹簧钢在油中能淬透的尺寸见表3-10。

  

  直径7mm以下的碳素弹簧钢可用油淬,对于尺寸稍大的各种弹簧,可用淬遗性较好的锰弹簧钢,如直径15mm的65Mn弹簧钢可在油中淬透,直径25mm的可用水淬。对于中等截面的螺旋弹簧、板簧和碟形弹簧可选用硅锰弹簧钢,如直径25mm的60Si2Mn钢可用油淬,对于承受重载荷大截面的弹簧,可选用淬透性更高的硅铬钢,铬钒钢,如60Si2CrA.50CrVA钢丝,直径45mm也可在油中淬透。

  

  4)对承受静载荷及有限作用次数的变载荷的弹簧,可选用65、70、60Si2MnA、65Si2MnWA和50CrVA等弹簧钢。

  

  对承受变载荷或冲击载荷的弹簧和重要且不易维修的弹簧,可选用50CrVA和QBe2等材料。

  

  对要求耐腐蚀性能及防磁性能高、导电性能好的弹簧,可选用QS13-1,QSn4-3,Qsn6.5-0.1,QBe2,lCr18Ni9Ti和4Cr13等材料。

  

  5)对于在高温下工作的弹簧,如电站设备的安全阀、控制阀用弹簧、调速弹簧,气封弹****、转子发动机的刮片弹簧及压缩机的阀弹簧等,都提出了不同程度的耐热要求。目前,对于要求不高的耐热弹簧,常用60Si2CrA、50CrVA、60Si2CrVA、30W4CrlVA等。某些不锈弹簧钢在300~400℃温度下也具有一定的耐热性。有些热作工具钢(如W18Cr4V等)由于其红硬性,耐热性能好,有时也可用作耐热弹簧材料。当要求使用温度在500℃以上时,则需选用高温弹性合金。弹簧钢和弹性材料的容许工作温度见表2-10。

  

  在低温条件下,碳素弹簧钢、一般合金弹簧钢、3Cr13、4Cr13不锈铜以及弹簧用镍合金等可用到-40℃。在更低温度(-200℃)下刚需用lCrl8Ni9,lCr18Ni9Ti,QSn4-3、QSn6.5-0.1、QBe2以及MonelK500、Incone1718等,它们在一定的低温范围,机械性能比在常温下都有所提高。

  

  尚要指出的是,在高温环境下工作的弹簧,其材料的弹性模量、强度和硬度,疲劳强度都会有不同程度的降低,在低温环境下工作的弹簧,材料的冷脆性对表面缺陷十分敏感,因此,对材料的表面质量应严格要求。另外,镀锌和镀镉会引起冷脆,故使用时应予以注意。

  

  6)对于衡器和仪表中使用的精密计量弹簧,为保证精度要求,一般选用弹性楱量和膨胀系数变化很微小的恒弹性合金。

  

  7)选材时,在考虑上述因素后,应尽可能选用价格低、来源方便的弹簧材料,以降低成本。

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