淺談彈簧材(cái)料的(de)性能
機械彈簧就是充分利用材料的物理特性,通過(guò)一定的轉換方式來實現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彈簧的物理和力(lì)學特性,影響着彈(dàn)簧的設計開發和特殊性能要求的提升。最常用的(de)材料有金屬材料和非金屬材料(liào)兩大(dà)類(lèi)。
現代新材料品(pǐn)種開發的日新月異,特别是新型的(de)高強度金屬合金(jīn)的(de)不斷出現和(hé)提高,使(shǐ)機械彈簧有了更高(gāo)的效能(néng);同時(shí)原材料後續加工方法的不斷優化,如結構形狀、熱處理和表面質量等,使彈簧的應用和(hé)發展更能滿足其功能要求,進一步提升了彈簧産品使用的安全性、經濟性和環(huán)境保(bǎo)護(hù)特性。
近年來随着化學橡膠工業(yè)的快速發展,聚氨酯類材料也廣泛應用在彈簧産品(pǐn)上,在(zài)減(jiǎn)振、減噪機械結構領(lǐng)域廣泛(fàn)應用;氮氣或氣液為介質的空氣彈簧也廣泛應用于(yú)沖壓模具、主機減振、恒力器具、超高溫彈性結構等領(lǐng)域:
最常用的材料有金屬材料和非(fēi)金(jīn)屬材料兩大類:
常(cháng)用的金屬材(cái)料有:彈簧鋼、彈(dàn)簧用不(bú)鏽鋼、彈(dàn)簧用銅(tóng)合金、鎳及鎳合金(jīn)、彈簧用彈性合金、彈簧用其他特殊(shū)合金以及最近發展起來的超純淨彈簧鋼常(cháng)用的非金屬材料有:聚氨(ān)酯類、橡膠類、塑料類、碳纖維以及氣體等(děng)特種材料。
彈簧材料應具(jù)備的性能:
1、良好的塑性和韌性:在彈簧制(zhì)造過程中(zhōng)材料需經受不同程度的(de)加工變形,因此要(yào)求材料具有一定的塑性。例如形狀複雜的拉伸和扭(niǔ)轉彈簧的鈎(gōu)環及扭臂,當曲率(lǜ)半徑很小時,在加工(gōng)卷繞或沖壓彎曲成形時,彈簧(huáng)材料均不得出現裂紋、折損等缺(quē)陷。同時彈簧在承受沖擊(jī)載(zǎi)荷或變載荷時,材料應具有良(liáng)好的韌性,這樣對提高彈簧的使用壽命(mìng)會有很大的(de)裨益(yì)。
2、嚴格的尺(chǐ)寸精度:許多彈簧對負荷(hé)精度有(yǒu)較高的要(yào)求,如氣門(mén)彈簧的負荷偏差不得大于規定負荷的5%—6%,以(yǐ)具有圓鋼絲的拉(lā)、壓彈簧為(wéi)例,如果鋼絲直徑偏差為1%,負荷就會(huì)産生4%左右的偏差。由此(cǐ)可(kě)見,嚴格的(de)尺寸精(jīng)度對保證彈簧的質量也是十分(fèn)重要的。
3、好的均勻性:對材(cái)料的均勻性(xìng)要求是指對材料的(de)化(huà)學成分、力學性能、尺(chǐ)寸偏差等(děng)各項指标要求均勻和穩定一緻。如果材料各(gè)方面性能不一緻,會給彈(dàn)簧生産帶來很大的(de)困難,造(zào)成産(chǎn)品幾何(hé)尺寸、硬度、負荷等參(cān)數的離散(sàn)性,嚴重的不均勻(yún)性甚至會造成(chéng)廢品。
4、優良的表面狀(zhuàng)态和疲勞性能:彈(dàn)簧工作時表面承受的應力最大,而疲勞破壞往往是從鋼(gāng)絲表面開始(shǐ)的,對(duì)于用在重(zhòng)要場合的彈(dàn)簧如氣門彈簧、閥門彈簧及懸架彈簧都等彈簧産品要求有幾百萬次,幾千萬次甚(shèn)至更長的循環壽命,這就對材(cái)料的疲勞性(xìng)能提出了很高的要求。
彈簧常見的故障
彈簧是一種利用(yòng)彈性來工作的通(tōng)用(yòng)基礎零件。一般用彈(dàn)簧鋼制成。用以(yǐ)控制機(jī)件的運動、緩和沖(chòng)擊或震動、貯蓄能量、測量力的大小等,廣泛用于機器、儀表中。量大面廣、品種(zhǒng)繁雜(zá),應用領域幾乎涉及到國民經濟(jì)所有領域。
彈簧是機械産品(pǐn)中的重要基礎件之一。它(tā)的種類很(hěn)多,按形狀劃分有:螺旋彈簧、闆(片)簧、碟形彈簧、環形彈簧、平面(截錐)蝸卷彈簧等;按承載(zǎi)特點劃分有:壓(yā)縮、拉伸、扭轉等彈簧。還有按成形方式、材質等劃分彈簧的方法。
彈簧承受的(de)應力主要有:彎曲應力、扭轉應(yīng)力、拉壓應力和複合(hé)應力等。
彈簧(huáng)的故障模式主要有:斷裂(liè)、變形、松馳、磨損。其中最主(zhǔ)析是斷裂和變形菜(松馳)。