淺談彈簧材料的性(xìng)能
機械彈簧就是充分利用材料的物理特性(xìng),通過一定的轉換方式來實現(xiàn)其儲存能量和釋放能量。材料的特(tè)性在一定程度上決定廠其(qí)彈簧的物理和力(lì)學特性,影響着彈簧的設計(jì)開發和特殊性能要求的提升。最常用的材料有金屬(shǔ)材(cái)料和非金屬材料兩大(dà)類。
現代新材料品(pǐn)種開發的日新月異,特(tè)别是新型的高強度金屬合金的不斷出現和提高,使機械彈簧有(yǒu)了更高的效能;同時原材料後續(xù)加工方法的不斷優化,如結構形狀、熱(rè)處理和表面質量等,使彈簧的應用(yòng)和發(fā)展更能滿(mǎn)足其功能要求,進一步提升了彈簧産品使用(yòng)的安全性、經濟性和環境保(bǎo)護特性。
近(jìn)年來随着化學橡膠工業的快速發展,聚氨酯類材料也廣(guǎng)泛(fàn)應用在彈簧産品上,在(zài)減振、減噪機(jī)械結構領域(yù)廣泛應用;氮氣或氣液為(wéi)介質的空氣彈(dàn)簧也廣泛應用于沖壓模具、主機減振、恒(héng)力器具、超高溫(wēn)彈性結(jié)構等領域(yù):
最常用的材(cái)料有金屬材料和非(fēi)金屬材料兩大類:
常用(yòng)的金屬材料(liào)有:彈簧鋼、彈簧用(yòng)不鏽鋼、彈簧用銅(tóng)合金、鎳及鎳合金、彈簧用彈性合金、彈簧用其他特殊合金以及最近發(fā)展起來的超純淨彈簧鋼常用的非金屬材料有:聚(jù)氨酯類、橡膠類、塑料類、碳(tàn)纖維(wéi)以及氣體等特種材料。
彈簧材(cái)料應具備的性能:
1、良好的塑性(xìng)和韌性:在彈簧(huáng)制造過程中材料需經受不同程度的加工變形,因此要求(qiú)材(cái)料具有一定的塑性。例如(rú)形狀(zhuàng)複雜(zá)的拉伸和扭轉彈(dàn)簧的鈎環及扭臂,當曲(qǔ)率半(bàn)徑很小時,在加工卷繞或沖(chòng)壓彎曲成形時,彈簧材料均不得出現裂紋、折損等缺陷。同時彈簧在承受沖擊(jī)載荷或變載荷時,材料應具有良好的韌(rèn)性,這樣對提高彈簧的使用壽命會有很大的裨益。
2、嚴格的尺寸精度:許多彈(dàn)簧對負荷(hé)精度有較高的要求,如氣門彈簧的(de)負荷偏差不得大于規定負荷的5%—6%,以具(jù)有圓鋼絲的拉、壓彈簧為例,如果鋼絲直徑偏差為1%,負荷(hé)就會産生4%左(zuǒ)右的偏(piān)差。由此可見,嚴格的尺寸精度對保證(zhèng)彈簧的(de)質量也是十分重要的(de)。
3、好的均勻性:對材料的(de)均勻性要求是指(zhǐ)對材料的化學成分、力學(xué)性能、尺寸偏差等各項指(zhǐ)标要求均(jun1)勻和穩定一緻。如果材料各(gè)方面性能不一緻,會給彈簧生産(chǎn)帶來很大的困難,造(zào)成産品幾何尺寸、硬度(dù)、負荷等參數的離散(sàn)性,嚴重的不均勻(yún)性甚至會造成廢品。
4、優良的表(biǎo)面狀(zhuàng)态和疲勞性能:彈簧工作(zuò)時表面承(chéng)受的應力最大,而疲勞破壞往往是從鋼絲表面開始的,對于用在重要場合的彈簧如氣門彈簧、閥門彈簧及懸架彈簧都等彈簧産品要求有(yǒu)幾(jǐ)百萬次,幾千萬次甚至更長的循(xún)環壽命,這就對材料的疲勞性能提(tí)出了很高的要求。
彈簧常見的故障
彈簧是一種利用彈性來(lái)工作的通用基礎零件。一般(bān)用彈簧鋼制成。用以控制機件的運動、緩和沖擊或震動、貯蓄能量、測(cè)量(liàng)力的大小等,廣泛(fàn)用于機器、儀表中(zhōng)。量大面(miàn)廣、品種繁(fán)雜,應用領域幾乎(hū)涉及到國民經濟所有領域。
彈(dàn)簧是機械産品中的重(zhòng)要基礎件之一。它的種類很多,按形狀劃(huà)分有:螺旋彈簧(huáng)、闆(片)簧、碟形彈簧、環形彈簧、平面(截錐)蝸卷彈(dàn)簧(huáng)等;按(àn)承載特點劃分有:壓縮、拉伸、扭轉等彈簧。還有按成(chéng)形方式、材(cái)質等劃分彈簧的方法(fǎ)。
彈簧承受的應力主要有:彎曲(qǔ)應力、扭轉應力、拉壓應力和複合應力等。
彈簧的故障模式主(zhǔ)要有:斷裂、變形(xíng)、松馳(chí)、磨損。其中最主(zhǔ)析是(shì)斷(duàn)裂和變形菜(松馳(chí))。