一、優良的表面狀态和疲勞性能:
彈簧工作時表面承受的應力最大,而疲勞破壞往往是從鋼絲表面開始的,對(duì)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要求有幾百(bǎi)萬次,幾千萬次甚至更長的循環壽命,這就對材料的疲勞性能提出了很高(gāo)的要求。
影(yǐng)響材(cái)料疲勞性能的因素(sù)很(hěn)多,如材料的化學成分、硬度、鋼材的純淨程度、表面(miàn)質量和金相組織(zhī)等,尤為重要的是材料的表面質量。
材(cái)料的表面缺陷,如裂紋、折疊、鱗皮(pí)、鏽蝕、凹坑、劃痕和壓(yā)痕等,都易使彈(dàn)簧在工作過程中造(zào)成應(yīng)力集中。其應力集中(zhōng)的部(bù)位常常是造成(chéng)疲勞(láo)破壞的疲勞源。
疲勞源還易在表面脫碳的部位首先發生,因此嚴(yán)格控制脫(tuō)碳層深度也(yě)是一個很重要的質量指标(biāo)。
為提高彈簧材料的表面質量,可以對材(cái)料表面進行磨光或(huò)抛(pāo)光,在鋼絲拉拔前采用剝皮工藝(yì)剝除一層材(cái)料表皮,這樣可以(yǐ)将大部分表面缺陷去掉。彈簧熱處理時(shí)可采用控(kòng)制氣氛或真空熱處理,防止表面脫碳和氧化(huà)。
二、高的強度:
為提高彈簧抗疲勞破壞和抗松(sōng)弛的能力,彈簧材料應具有高的屈服強(qiáng)度 與彈性極限 ,尤(yóu)其要有高的屈強比。在通常情況(kuàng)下,材料的(de)彈性極限與(yǔ)屈服強度成正比,因此彈簧設計和制造者總是希望材料具有高的屈服強度.而彈(dàn)簧材料(liào)的抗拉強度 和屈服強(qiáng)度 較接近,如冷拔碳素鋼(gāng)絲的(de) 約為 的90%左右(yòu):由于抗拉強度比屈服強度容易測得,在材料交(jiāo)貨中提供(gòng)的都是抗拉強度,故在設計制(zhì)造時一般都(dōu)用抗(kàng)拉(lā)強度(dù)作為依據。但材(cái)料的抗拉強度并不是越高越好,強度過高會降低材料的塑性和韌性,增加脆性傾(qīng)向。材料抗拉強度(dù)的高低與其化學成分、金相組(zǔ)織、熱處理狀況、冷加工(拉拔或軋制)程度及其他強化工藝等(děng)因素有關。抗拉強度與(yǔ)疲勞強(qiáng)度也有一定的關系,當材料的在1600MPa以下時,其疲勞強度随抗(kàng)拉強度的增高而增高。
三、良好的塑性和韌性:
在彈(dàn)簧制造過程(chéng)中(zhōng)材料需經受不同程度的加(jiā)工變形,因此要求材料具有一定的塑性。例如(rú)形狀複雜的拉(lā)伸和扭轉(zhuǎn)彈簧的鈎環及扭臂(bì),當曲率半徑很小時,在加工卷繞或沖壓彎曲成形時,彈簧材料均不得出現裂紋(wén)、折損等缺陷。同時彈(dàn)簧在承受沖擊載(zǎi)荷或變載荷(hé)時,材(cái)料應具有良(liáng)好的韌性,這樣對提高彈簧(huáng)的使(shǐ)用壽命會有很大的(de)裨益。
四、嚴格的尺寸精度:
許多彈簧對負(fù)荷精度有較(jiào)高的要求,如氣門(mén)彈簧的負(fù)荷偏差(chà)不得大(dà)于規定負荷的5%—6%,以具有圓鋼絲的拉(lā)、壓彈簧(huáng)為(wéi)例,如果鋼絲直徑偏差為1%,負荷就會産生(shēng)4%左右的偏差。由(yóu)此可見,嚴格的尺寸精度(dù)對保證彈簧的(de)質量也是(shì)十分重要的。
五、好的均勻性:
對材料(liào)的均勻性要求(qiú)是指對材料的(de)化學成分、力學性能(néng)、尺寸偏差等各項指标要求(qiú)均勻和穩定一緻。如果材料各方面性能不一緻,會(huì)給彈簧生産(chǎn)帶來很大(dà)的困難(nán),造(zào)成産品幾何尺寸、硬度、負荷等(děng)參數的離散性,嚴重(zhòng)的不均(jun1)勻性甚至會造成廢品(pǐn)。
了滿足上述性能要求(qiú),彈簧鋼(gāng)必須具有(yǒu)優良的冶金質量,包(bāo)括嚴格控制的化學成分、高的(de)純潔度、低的雜(zá)質含量(liàng)、低的非金屬(shǔ)夾雜物含量,并控制其形态、粒度和。
此外還要(yào)求鋼質的均勻性和穩定性。彈(dàn)簧鋼還應(yīng)具有良好的表面質量和高精度的外形(xíng)和尺寸。 在彈簧鋼生産中已廣泛采用連鑄。與模鑄(zhù)相比,采用連鑄(zhù)可通過電磁攪拌(bàn)、低溫鑄造等技術減小(xiǎo)鋼的(de)偏析,提高鋼質的均勻性;減少(shǎo)二次氧化,改善(shàn)鋼的表面脫碳(tàn);使鋼的組(zǔ)織和性能穩(wěn)定、均勻(yún);提高收得率和生産(chǎn)效率(lǜ);與爐外精煉技術相配合降低氧含量和有效地控制鋼的化學成分。
在對彈簧鋼材的尺寸偏差、截面(miàn)形狀、表面質量和沿鋼材(cái)長度顯微組織均勻性的要求不斷提高的情況下,國外廣泛采用了縱(zòng)列式全連續軋機,并(bìng)不斷改進(jìn)以實現高速、無扭、無張力軋制。為了保證(zhèng)鋼材尺寸精度(dù)采用短應力線或預應力軋機。
關鍵詞:不鏽鋼彈簧
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