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浅谈弹簧材料的性能

作者:三和弹簧有限公司 来源:http://www.wzshth.com 发布于:2016-5-13 10:04:29

浅谈弹簧材料的性能
  机械弹簧就是充分利用材料的物理特性,通过一定的转换方式来实现其储存能量和释放能量。材料的特性在一定程度上决定厂其弹簧的物理和力学特性,影响着弹簧的设计开发和特殊性能要求的提升。最常用的材料有金属材料和非金属材料两大类。
 现代新材料品种开发的日新月异,特别是新型的高强度金属合金的不断出现和提高,使机械弹簧有了更高的效能;同时原材料后续加工方法的不断优化,如结构形状、热处理和表面质量等,使弹簧的应用和发展更能满足其功能要求,进一步提升了弹簧产品使用的安全性、经济性和环境保护特性。
 近年来随着化学橡胶工业的快速发展,聚氨酯类材料也广泛应用在弹簧产品上,在减振、减噪机械结构领域广泛应用;氮气或气液为介质的空气弹簧也广泛应用于冲压模具、主机减振、恒力器具、超高温弹性结构等领域:
 最常用的材料有金属材料和非金属材料两大类:
 常用的金属材料有:弹簧钢、弹簧用不锈钢、弹簧用铜合金、镍及镍合金、弹簧用弹性合金、弹簧用其他特殊合金以及最近发展起来的超纯净弹簧钢常用的非金属材料有:聚氨酯类、橡胶类、塑料类、碳纤维以及气体等特种材料。
 弹簧材料应具备的性能:
 1、良好的塑性和韧性:在弹簧制造过程中材料需经受不同程度的加工变形,因此要求材料具有一定的塑性。例如形状复杂的拉伸和扭转弹簧的钩环及扭臂,当曲率半径很小时,在加工卷绕或冲压弯曲成形时,弹簧材料均不得出现裂纹、折损等缺陷。同时弹簧在承受冲击载荷或变载荷时,材料应具有良好的韧性,这样对提高弹簧的使用寿命会有很大的裨益。
 2、严格的尺寸精度:许多弹簧对负荷精度有较高的要求,如气门弹簧的负荷偏差不得大于规定负荷的5%—6%,以具有圆钢丝的拉、压弹簧为例,如果钢丝直径偏差为1%,负荷就会产生4%左右的偏差。由此可见,严格的尺寸精度对保证弹簧的质量也是十分重要的。
 3、好的均匀性:对材料的均匀性要求是指对材料的化学成分、力学性能、尺寸偏差等各项指标要求均匀和稳定一致。如果材料各方面性能不一致,会给弹簧生产带来很大的困难,造成产品几何尺寸、硬度、负荷等参数的离散性,严重的不均匀性甚至会造成废品。
 4、优良的表面状态和疲劳性能:弹簧工作时表面承受的应力最大,而疲劳破坏往往是从钢丝表面开始的,对于用在重要场合的弹簧如气门弹簧、阀门弹簧及悬架弹簧都等弹簧产品要求有几百万次,几千万次甚至更长的循环寿命,这就对材料的疲劳性能提出了很高的要求。
  弹簧常见的故障 
  弹簧是一种利用弹性来工作的通用基础零件。一般用弹簧钢制成。用以控制机件的运动、缓和冲击或震动、贮蓄能量、测量力的大小等,广泛用于机器、仪表中。量大面广、品种繁杂,应用领域几乎涉及到国民经济所有领域。
 弹簧是机械产品中的重要基础件之一。它的种类很多,按形状划分有:螺旋弹簧、板(片)簧、碟形弹簧、环形弹簧、平面(截锥)蜗卷弹簧等;按承载特点划分有:压缩、拉伸、扭转等弹簧。还有按成形方式、材质等划分弹簧的方法。
 弹簧承受的应力主要有:弯曲应力、扭转应力、拉压应力和复合应力等。
 弹簧的故障模式主要有:断裂、变形、松驰、磨损。其中最主析是断裂和变形菜(松驰)。

浅谈弹簧材料的性能
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