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弹簧材质应该具备哪些性能?

本文关键词:弹簧材质性能来源: 加拿大28开奖官网时间:2020-04-17

1、 优良的表面状态和疲劳性能

(1)弹簧工作时,表面承受的应力最大,疲劳损伤往往从钢丝表面开始。对于在重要场合使用的弹簧,如气门弹簧、气门弹簧和悬架弹簧,其使用寿命有数百万次、千万次甚至更长,这就对材料的疲劳性能提出了更高的要求。影响材料疲劳性能的因素很多,如化学成分、硬度、钢的纯度、表面质量和金相组织,特别是材料的表面质量。
在弹簧工作过程中,材料的表面缺陷,如裂纹、褶皱、鳞片、锈迹、凹坑、划痕、压痕等,容易引起应力集中。应力集中位置往往是疲劳失效的疲劳源。
(2) 表面脱碳易产生疲劳源,严格控制脱碳层深度也是非常重要的质量指标。为了提高弹簧材料的表面质量,可以对材料表面进行抛光或抛光。在拉拔钢丝之前,可以通过剥落工艺剥去一层材料的皮,这样可以去除大部分表面缺陷。弹簧热处理时,可采用控制气氛或真空热处理,防止表面脱碳和氧化。

2、 高强度

(1)为了提高弹簧的抗疲劳破坏和松弛能力,弹簧材料应具有较高的屈服强度和弹性极限,特别是高的屈服强度比。一般来说,材料的弹性极限与屈服强度成正比,因此弹簧设计者和制造商总是希望材料具有较高的屈服强度。但是,弹簧材料的抗拉强度和屈服强度比较接近,例如冷拔碳钢丝的屈服强度约为90%左右:由于抗拉强度比屈服强度更容易测量,所以抗拉强度是在材料交付时提供的,因此,在设计和制造中,通常以抗拉强度作为依据。
(2) 然而,拉伸强度越高,材料就越好。强度过高会降低材料的塑性和韧性,增加脆性倾向。材料的抗拉强度与其化学成分、金相组织、热处理、冷加工(拉拔或轧制)程度及其它强化工艺有关。抗拉强度与疲劳强度之间也存在一定的关系。当材料低于1600mpa时,其疲劳强度随拉伸强度的增加而增加。

3、 良好的塑性和韧性

(1)在弹簧制造过程中,材料需要经历不同程度的加工变形,因此要求材料具有一定的塑性。例如,形状复杂的拉扭弹簧的卸扣和扭臂曲率半径很小时,在加工缠绕或冲弯时,弹簧材料应无裂纹、损伤等缺陷。同时,当弹簧承受冲击载荷或可变载荷时,材料应具有良好的韧性,这对提高弹簧的使用寿命有很大的好处。

4、 严格的尺寸精度

(1)许多弹簧对载荷精度要求较高,如阀门弹簧的载荷偏差不应大于规定载荷的5%—6%。以圆钢丝弹簧为例,当钢丝直径偏差为1%时,载荷将产生约4%的偏差。由此可见,严格的尺寸精度对保证弹簧的质量也非常重要。

5、 均匀性好

(1)材料的均匀性要求是指材料的化学成分、力学性能、尺寸偏差等指标的均匀性和稳定性。如果材料的性能各方面不一致,将给弹簧的生产带来很大的困难,导致产品的几何尺寸、硬度、载荷等参数离散化,并产生严重的不均匀甚至废品。
为满足上述性能要求,弹簧钢必须具有优良的冶金质量,包括严格控制化学成分、高纯度、低杂质含量、低非金属夹杂物含量,并控制其形状、粒度和硬度。
(2) 此外,还要求钢的均匀性和稳定性。弹簧钢还应具有良好的表面质量和高精度的形状和尺寸。连铸在弹簧钢生产中得到了广泛的应用。与压铸相比,连铸可以通过电磁搅拌和低温铸造降低钢的偏析,改善钢的均匀性;减少二次氧化,改善钢表面脱碳;使钢的组织和性能稳定均匀;提高产量和生产效率;配合炉外精炼技术,降低低氧含量,有效控制钢的化学成分。
(3) 在弹簧钢的尺寸偏差、断面形状、表面质量和沿钢长的显微组织均匀性要求不断提高的情况下,国外广泛采用全连轧机,不断改进以实现高速化,无扭无张力轧制。为了保证钢材的尺寸精度,采用短应力线或预应力轧机。 

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